observador del conocimiento vol. 2 nº 6

Observadordel Conocimiento

Vol. 2 Nº 6

Espacio abierto para los Saberes en Ciencia, Tecnología e Innovación

[email protected]

Observatorio Nacional de Ciencia, Tecnología e InnovaciónAv. Abraham Lincoln, Torre DOMUS, Piso 19, Oficina 19-A, Sabana Grande, Caracas - 1050 Venezuela

ISSN 2343-6212

EDITORIALArribamos al sexto número de nuestra Revista OC, dedicado al ambiente. Son muchas las causas y factores que deterioran, degradan o contaminan los constituyentes del medio físico: el agua, el suelo y el aire. Una gran cantidad de actividades de origen antrópico tienen efecto negativo en cada uno de estos componentes del ambiente con su correspondiente efecto sistémico en cada uno de los diferentes ecosistemas a lo largo y ancho de nuestro Planeta Tierra.La producción de compuestos orgánicos sintéticos se incrementó, drásticamente, desde los inicios del siglo XX, debido al crecimiento de la industria productora de nuevos materiales que han modificado de forma radical nuestra forma de vivir. Sin embargo, este aspecto positivo del progreso ha originado también aspectos negativos, así el incremento en la producción y uso de compuestos orgánicos sintéticos (plaguicidas, lubricantes, disolventes, gasolinas, colorantes, entre otros) ha multiplicado también el número de eventos en los cuales estas sustancias orgánicas han llegado a la atmósfera, hidrósfera, suelos y sedimentos, provocando episodios contaminantes.Los productos del petróleo constituyen una de las fuentes más importantes de contaminación que se difunden en el aire, las aguas superficiales, las aguas subterráneas y los suelos. Otras fuentes de contaminantes orgánicos son las prácticas agrícolas, el control de plagas en bosques y praderas, las actividades industriales, comerciales y pesqueras, así como el turismo. Actividades que si bien no deben dejar de realizarse es hora que el ser humano tome en cuenta que el establecimiento de los sistemas de producción, en los espacios físico naturales, debe llevarse a cabo en estricta armonía con los componentes de los ecosistemas en los cuales se ubican, evitando así la acción depredadora e insaciable del ser humano, que lejos de lograr el desarrollo de esos espacios de vida, deja luego del establecimiento del mal llamado progreso, una estela de degradación, contaminación o destrucción de los componentes de nuestros ecosistemas; dejando la huella de destrucción de acciones sin ningún tipo de planificación ambiental.El suelo es la parte superficial de la corteza terrestre entre la roca y la atmósfera, tiene una gran complejidad, tanto estructural como funcional, interactúa sistémicamente con el agua superficial de los mares, lagos o ríos y el agua que se encuentra en espacios subyacentes, interactúa con el aire tanto en la atmósfera del suelo como en la atmósfera terrestre e interactúa con los sedimentos. Toda esta acción sistémica desencadena interacciones dinámicas en espacio y tiempo, una vez que se inicia se origina una acción-reacción que afecta el equilibrio ambiental. Es importante señalar que el desequilibrio en el sistema suelo-agua-aire desencadena acciones que liberan grandes cantidades de carbono a la atmósfera contribuyendo así a la producción de gases de efecto invernadero con su influencia directa en el Cambio Climático. Es bienvenida la participación de todos los investigadores, inventores, tecnólogos, científicos y cultores en la generación de ciencia, tecnología e innovación en procura de minimizar el impacto negativo de los sistemas de producción en nuestros ecosistemas y remediar el impacto ya causado en los diferentes sistemas ambientales ya afectados. Por tal motivo en este número, se publican artículos relacionados con la problemática socioambiental, la producción de ciencia y tecnología para evaluar el riesgo ambiental, la obtención de proteínas no convencionales logrando el uso y manejo sustentable de nuestros humedales marinos, el aprovechamiento de residuos de producción para incrementar nuestra soberanía alimentaria y la generación de ciencia básica en el área de ambiente y soberanía alimentaria.

MARLENY SUÁREZ Y ROBERTO HIDALGO

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA CIENCIA, TECNOLOGÍA E INNOVACIÓN

MinistroManuel Ángel Fernández

Viceministro de Formación para la Ciencia y el TrabajoAlberto José Quintero

Viceministro para el Fortalecimiento de la Ciencia y la TecnologíaFrancisco Antonio Durán

Viceministro para las Telecomunicaciones, Tecnologías de Información y Servicios PostalesCarlos Figueira

CRÉDITOS DE LA REVISTA“Observador del Conocimiento”

Editor JefeAnwar Hasmy

DirectorNelson Díaz

Consejo EditorMarleny Suárez

Janett UgarteFelgris Araca

Roberto Hidalgo

CorrecciónAlessio ChinellatoSonia RodríguezFernando Lozano

Concepto Gráfico y DiagramaciónRiednollys García

Diseño de CubiertaRiednollys García

Imagen de CubiertaYorsi Hernández Lyon

Imagen de ContracubiertaRiednollys García

Janett Ugarte

Colaboradores de este númeroKeilin RondónNeyla Mendoza

Carlos Hernández Luis Enrique González

Depósito Legal: pp201402DC4456 ISSN: 2343-6212

“Observador del Conocimiento” es una revista científica arbitrada que cuenta con un Consejo Técnico de Evaluación conformado por un Cuerpo de Árbitros en diferentes disciplinas y áreas de conocimiento con vasta formación académica, experticia técnica y calidad profesional, es editada por el Observatorio Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación (Oncti), órgano adscrito al Ministerio del Poder Popular para Ciencia, Tecnología e Innovación (Mppcti).

CONTENIDOAMBIENTEAnalisis de sensibilidad ambiental, aplicado al caso de la contaminacion por hidrocarburos en el acuifero del TocuyoMonsalve María, Jegat Hervé, Mora Luis

Calidad de agua del río la Grita y sus afluentesRivas Zulay, Sánchez José, Castejón Olga, Ochoa Enrique, Troncone Federico

Ciclo del carbono en el suelo de la planicie de inundación del rio Mapire, estado AnzoáteguiZamora Alejandra, Malaver Nora, Moncada Nelson

Evaluación hidroquímica preliminar de un sistema acuífero de un sector costero del estado Miranda avanceSilva Soraya, Jegat Herve, Diaz Ricardina, Prado Lenis, DeCarli Fernando, Barros Haydn, Suarez Paula, Sivira Daniel, Ojeda Jackson

Hidroquímica y geotermometría de las aguas termales del municipio Benítez del estado Sucre, VenezuelaBenítez José, Vallejo Aníbal, López Mariceli, Mostue Maj

9

17

33

45

55

Línea de tiempo de parámetros físico-químicos del agua del río Turbio para la gestión mediante el modelo ARCAL-RLA 010Glexi Adan, Lué M. Marcó Parra, Magdiel Guédez, Andreína Colmenarez, Asuaje Juana, Gosmyr G. Torres,Yngrid Segura Jesús Rojas, Ronaldo Durán

Salinidad del agua en el epilimnion del lago de MaracaiboTroncone Federico, Rivas Zulay, Ochoa Enrique, Márquez Rómulo, Sánchez José, Castejón Olga

Sensibilidad de la Lemna obscura a la presencia de fenoles e hidrocarburos livianosCárdenas Carmen, Ochoa Danny, Labrador Mirian, Yabroudi Suher, Araujo Ismenia, Angulo Nancy, Flores Paola

BIOLOGÍA MOLECULARevaluación y comparación de la sensibilidad de los cebadores que amplifican los genes msp2 y msp5 de anaplasma marginale para el diagnóstico de la anaplasmosis bovinaEleizalde Mariana, Mendoza Marta, Gómez-Piñeres Ely, Reyna-Bello Armando

CIENCIAS EXACTASDiseño de celda redox de vanadio y sistema con flujo de electrolitoMárquez Keyla, Márquez Olga, Márquez Jairo

65

79

89

101

111

Hidrogenación de d-glucosa catalizada por complejos de rutenio conteniendo ligandos triarilfosfinas en medio homogéneo y bifásico-acuosoHernández Octavio, Rosales Merlin, Ferrer Alexis

EDUCACIÓNFormación transcompleja del docente de matemática: consonancias con la tríada matemática-cotidianidad- y pedagogía integralRodríguez Milagros

Significados institucionales y personales de los objetos matemáticos puestos en juego en el proceso de enseñanza y aprendizaje de la matemáticaMartínez Angélica y Arrieche Mario

SEGURIDAD Y SOBERANÍA ALIMENTARIADeterminación espetrofotométrica de los niveles de ca, mg, k y na en leche pasteurizada de cabra, consumida en la ciudad de maracaiboControsceri Giovanni,. Amaya Roman, Angulo Andrea, Oberto Humberto, Villasmil Jesús,. Campos Jesús, Fernández Denny R, Granadillo Víctor

Efecto del pretratamiento del lactosuero previo a la aplicación de la ultrafiltración tangencial con fines agroindustrialesMujica Dicson y Sangronis Elba

Estudio químico preliminar de los polisácaridos del alga gracilariopsis hommersandii (rhodophyta) avanceCanelón Dilsia, Compagnone Reinaldo, Ciancia Marina, Matulewicz María

Incorporación del quinchoncho (cajanus cajan (l) millsp) en raciones alimenticias para pollos de engordeLabrador José, Andara Jesús, Lopez Yulixe

Producción de azúcares fermentables por hidrólisis ácida diluida del bagazo de caña de azúcarAbreu Manuel, La Rosa Oswaldo, Chandler Cintia, Aiello Cateryna, Mármol Zulay, Villalobos Nercy, Rincón Marisela, Arenas Elsy

Verificación de la especie vanilla planifolia en el parque universitario, Terepaima, estado Lara y en la Vigía, cerro Tomasote, estado BolívarDíaz Florangel, Bastardo Luisana, Marcó Lué, Sorondo Leonel, Ascanio Ronnys, Luis Marcó

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131

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9Observador del Conocimiento

ANALISIS DE SENSIBILIDAD AMBIENTAL, APLICADO AL CASO DE LA CONTAMINACION POR HIDROCARBUROS EN EL ACUIFERO DEL TOCUYO

Monsalve María, Jegat Hervé; Mora LuisCIDIAT - Universidad de los Andes

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ResumenEl estudio se basó en delimitar el área de contaminación por gasolina, en un análisis de sensibilidad ambiental y en la evaluación de alternativas de control o mitigación. Se hizo mediante la aplicación de Metodologías de evaluación de impacto ambiental siendo éstas herramientas fundamentales en los estudios de contaminación, donde el grado de deterioro del acuífero está íntimamente ligado con la geometría del sitio, con la litología de la roca reservorio y con la vulnerabilidad del acuífero a ser contaminado. Considerando la realidad del suelo, es decir, la heterogeneidad de éste, se define el impacto ambiental por contaminación de hidrocarburo, como el deterioro que el ser humano causa sobre el ambiente y en la mayoría de los casos con efectos irreversibles. El desarrollo de este proyecto se llevó a cabo utilizando datos existentes y la metodología de realización de sondeos eléctricos verticales con dispositivo Wenner y Schlumberger, siguiendo las recomendaciones definidas por especialistas. Se realizaron muestreos en los pozos P6 y P8, para estudiar con sus respectivos análisis de laboratorio el comportamiento de las bacterias existentes. Finalmente, se integra toda la información en software de análisis y visualización de estos datos para así utilizarlos en un sistema de información geográfica (SIG), elaborando diferentes mapas bases para la representación del contaminante en el acuífero de El Tocuyo y representar las zonas de bajo, medio y alto riesgo. Palabras clave: acuífero, sensibilidad ambiental, gasolina, agua, Tocuyo.

mailto:[email protected]

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IntroducciónAproximadamente el 94% del agua dulce líquida del planeta es subterránea, razón por la cual este estudio es de importancia. El interés sobre las aguas subterráneas y la preocupación sobre su contaminación se ha incrementado de manera importante en los últimos años y se manifiesta en el incremento de las investigaciones (Henry y Heinke, 1999). La contaminación de las aguas subterráneas es un fenómeno lento que hace que tarde en manifestarse y hace que su limpieza sea muy lenta y costosa, siendo ésta además imposible para algunos contaminantes [Eweis et al., 1999)].Esta investigación tiene como objetivo general evaluar el impacto de la contaminación por hidrocarburo del acuífero El Tocuyo. Dentro de los objetivos específicos se encuentran: a) Realizar un diagnóstico de los problemas de contaminación por gasolina; b) Realizar el análisis de sensibilidad ambiental; c) Evaluar alternativas de control.

Materiales y MétodosLa metodología se observa en el flujograma que se presenta en la Figura 1.

Resultados y Discusión Delimitación del área de estudioLa delimitación del área de contaminación se realizó de acuerdo a las respuestas de las resistividades de los sondeos eléctricos verticales (Plaza,

2009), según método propuesto por Wenner y Schlumberger según Oliveira et al., (2005), y posteriormente con las perforaciones realizadas (Astier, 1982). La delimitación final del área de contaminación se muestra en la Figura 2.


Figura 1. Metodología propuesta en el desarrollo de la investigación

Monsalve et al., 2014

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Figura 2. Delimitación final del área de contaminación

Análisis de Sensibilidad AmbientalEl mapa de riesgo representa el análisis de sensibilidad ambiental del área de estudio, en el cual mediante una paleta de dos

colores se determina la sensibilidad de la zona, y muestra donde hay contaminación de color rosado y donde no hay contaminación de color negro (Figura 3).


Figura 3. Mapa de Riesgo. El color negro representa una sensibilidad baja, y el color rosado una sensibilidad alta.Alternativas de Control Las poblaciones microbianas presentes en el agua de estos pozos debieron ser desplazadas, después de la contaminación por las poblaciones registradas como primarias que degradan la gasolina y otras como las poblaciones secundarias que se alimentan de los metabolitos producidos por las poblaciones primarias. (Henry y Heinke, 1999).

Al comparar las bandas de las cepas patrones pertenecientes al género de Pseudomonas se observa una gran similitud con la de una de las poblaciones dominantes presentes en P6 y P8 (Figura 4). Este resultado complementado con los obtenidos en los estudios de las colonias, donde se aprecia la producción de pigmentos fluorescentes, hace presumir la presencia del género Pseudomonas en


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los cultivos de enriquecimiento, es probable sea responsable de la biodegradación de la gasolina (Henry y Heinke, 1999).

Figura 4. Población microbiana en las muestras de pozos

Conclusiones Con base a la reclasificación del caudal de los pozos PC-1, PC-2 y PC-3 y de las zonas contaminadas se obtuvo un mapa riesgo el cual representa el análisis de sensibilidad ambiental. La sensibilidad se representa en el mapa con los siguientes colores, a saber: color rosado, sensibilidad alta y color negro, sensibilidad baja. Las bacterias pseudomonas encontradas en las muestras P6 y P8 son aquellas que sobreviven en presencia de hidrocarburos como la gasolina, lo cual indica que la misma naturaleza se está encargando de revertir los daños a partir de la biorrecuperación del acuífero, lo cual proporciona una alternativa de mitigación.

AgradecimientoA mi Luis Eduardo Mora Mora.Al Fondo Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación (FONACIT) adscrito al Ministerio del Poder Popular para Ciencia, Tecnología e Innovación.

Referencias BibliográficasAstier, J. (1982). Geofísica aplicada a la hidrogeología. Madrid: Paraninfo. 57 –101.Eweis, J.; Ergas, S.; Chang, D.; Schroeder, E. (1999). Principios de Biorrecuperación (Biorremediacion). WCB/McGraw-Hill. ISBN:0-07-057732-3. Madrid, España. Henry, J.; Heinke, G. (1999). Ingeniería Ambiental. Prentice Hall, México. ISBN: 970-17-0266-2. Segunda Edición. Edición en Español. Naulcalpan de Juarez, México.


Oliveira, A.; Tozzi, M. (2005). Aplicacão da resistividade e cargabilidade em estudos de contaminac¸ ˜aoDe sedimentos por derivados de hidrocarbonetos. Revista Brasileira de Geofísica (2005) 23(2): 181-190.Plaza, E. (2009). Caracterización

geoeléctrica del suelo de la zona norte de la terraza de Mérida, a partir de sondeos eléctricos verticales someros. Tesis de grado, Facultad de Ingeniería, Universidad de Los Andes, Mérida - Venezuela.


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CALIDAD DE AGUA DEL RÍO LA GRITA Y SUS AFLUENTES

Rivas Zulay, Sánchez José, Castejón Olga, Ochoa Enrique, Troncone Federico

Instituto para el Control y la Conservación del Lago de Maracaibo (ICLAM)

[email protected]

ResumenEl Río La Grita, afluente del río Zulia, pertenece al Sistema Hidrográfico del Río Catatumbo. Esta cuenca, es fuente abastecedora de agua para los pobladores y presenta un alto desarrollo agropecuario, donde se aplican productos químicos y fertilizantes, los cuales son transportados, por escorrentía, a los cuerpos de agua produciendo contaminación en los mismos. En esta investigación se evaluaron los parámetros: caudal, turbidez, fósforo total, nitrógeno total, sólidos disueltos totales, aceites y grasas, hidrocarburos, DBO5, DQO y coliformes totales y fecales, en 25 estaciones ubicadas en el Río La Grita, durante tres muestreos (octubre 2011, abril 2012 y octubre 2012), en época de lluvia. Los valores promedio fueron: caudal: 11,61 m3/seg, turbidez: 0,38 NTU, fósforo total: 0,48mg/L, nitrógeno total: 2,37mg/L, aceites y grasas: 15,35mg/l; hidrocarburos: 4,79mg/L; DBO5: 2,54 mg/L; DQO: 25,71mg/L; SDT: 200,82 mg/L; coliformes totales y fecales: 83.517 y 65.908 NMP/100 mL, respectivamente. Para los parámetros: caudal, coliformes totales y fecales se encontraron diferencias significativas entre muestreos, cuencas y sectores. Estadísticamente el parámetro turbidez presentó diferencias significativas entre muestreos y entre cuencas. Los parámetros fósforo total, aceites y grasas, DBO5 y DQO, presentaron diferencias significativas entre muestreos; en cambio los parámetros nitrógeno total y sólidos disueltos totales presentaron diferencias entre sectores. Se observó que los cambios climatológicos en la cuenca afectaron las concentraciones de los parámetros evaluados. Los resultados indican que el Río La Grita presenta contaminación inorgánica y bacteriológica.

Palabras clave: calidad de agua, análisis físico-químicos, cuenca Río La Grita.



CALIDAD DE AGUA DEL RÍO LA GRITA Y SUS AFLUENTES

Rivas Zulay, Sánchez José, Castejón Olga, Ochoa Enrique, Troncone Federico

Instituto para el Control y la Conservación del Lago de Maracaibo (ICLAM)

[email protected]

ResumenEl Río La Grita, afluente del río Zulia, pertenece al Sistema Hidrográfico del Río Catatumbo. Esta cuenca, es fuente abastecedora de agua para los pobladores y presenta un alto desarrollo agropecuario, donde se aplican productos químicos y fertilizantes, los cuales son transportados, por escorrentía, a los cuerpos de agua produciendo contaminación en los mismos. En esta investigación se evaluaron los parámetros: caudal, turbidez, fósforo total, nitrógeno total, sólidos disueltos totales, aceites y grasas, hidrocarburos, DBO5, DQO y coliformes totales y fecales, en 25 estaciones ubicadas en el Río La Grita, durante tres muestreos (octubre 2011, abril 2012 y octubre 2012), en época de lluvia. Los valores promedio fueron: caudal: 11,61 m3/seg, turbidez: 0,38 NTU, fósforo total: 0,48mg/L, nitrógeno total: 2,37mg/L, aceites y grasas: 15,35mg/l; hidrocarburos: 4,79mg/L; DBO5: 2,54 mg/L; DQO: 25,71mg/L; SDT: 200,82 mg/L; coliformes totales y fecales: 83.517 y 65.908 NMP/100 mL, respectivamente. Para los parámetros: caudal, coliformes totales y fecales se encontraron diferencias significativas entre muestreos, cuencas y sectores. Estadísticamente el parámetro turbidez presentó diferencias significativas entre muestreos y entre cuencas. Los parámetros fósforo total, aceites y grasas, DBO5 y DQO, presentaron diferencias significativas entre muestreos; en cambio los parámetros nitrógeno total y sólidos disueltos totales presentaron diferencias entre sectores. Se observó que los cambios climatológicos en la cuenca afectaron las concentraciones de los parámetros evaluados. Los resultados indican que el Río La Grita presenta contaminación inorgánica y bacteriológica.

Palabras clave: calidad de agua, análisis físico-químicos, cuenca Río La Grita.


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Introducción La calidad natural del agua depende de diversos factores ambientales como la constitución geológica de cauces y terrenos donde se encuentran los cuerpos de agua, el clima que determina la abundancia o escasez de lluvias y las actividades humanas como la minería, agricultura, industria y domésticas y el uso de cuerpos de aguas para la recreación, entre otros.El sistema hidrográfico del Río Catatumbo, está ubicado en la zona Noroccidental de Venezuela, en el estado Zulia, constituye una cuenca transfronteriza, compartida por las Repúblicas de Colombia y Venezuela, en porcentajes del 70 y 30 %, respectivamente; está conformada por tres subcuencas: río Zulia, río Tarra- Socuavó y cuenca baja. La microcuenca del río La Grita, pertenece a la subcuenca del río Zulia, es un área de acción prioritaria para el estado Táchira ya que es fuente abastecedora de agua para las comunidades allí asentadas, calculada en 220.190 habitantes y constituye un centro de desarrollo agrícola de las micro cuencas de los ríos El Valle, Venegará, Aguadías, El Páramo y Las Palmas, posee una extensión de 82.625,50 hectáreas. En la microcuenca del Río La Grita, existe un alto desarrollo agropecuario, donde se aplican productos químicos y gallinaza, ocasionando el arrastre de estos contaminantes, por lixiviación y escorrentía, a diferentes cuerpos de agua, produciendo contaminación de los mismos. Hasta el momento no existe información sobre la calidad y el aporte de estos contaminantes.

El objetivo de esta investigación fue evaluar las características fisicoquímicas y bacteriológicas, en muestras de agua del Río La Grita y sus afluentes, lo cual permita inferir la afectación sobre la salud de las comunidades asentadas en su cuenca.

Materiales y MétodosEl área de estudio está ubicada en la microcuenca del Río La Grita desde su nacimiento, en los páramos del Parque Nacional Juan Pablo Peñalosa, en el municipio Jáuregui, hasta su confluencia con el río Zulia, en el sector conocido como Boca de Grita, zona limítrofe con la República de Colombia, entre las poblaciones de Puerto Santander y Boca de Grita. Se ubicaron 25 estaciones de muestreo en el Río La Grita y sus afluentes, se describen en la Figura 1. En el orden geológico, la cuenca presenta la combinación de tres (3) grandes elementos fisiográficos: cordilleras, pie de monte y planicie aluvial, en cuanto al recurso suelo, según Tranarg, casi la totalidad de la zona alta y media de la cuenca, presentan suelos con capacidad de uso por encima de la clase V. La cuenca baja presenta tres tipos de suelos: a) suelos con aptitudes agrícolas y pecuarias; b) suelos con aptitudes agropecuarias especiales; y c) suelos sin aptitud agrícola y/o pecuaria (Ministerio de la Defensa, 1994). Las actividades antrópicas que se realizan son la ganadería de altura, la producción agrícola intensiva (hortalizas y legumbres), la avícola-porcina, industrial, minera, pecuaria y agrícola tipo conuco con algunos cultivos conservacionistas como el café, el cacao y producción del la caña panelera.


Figura 1. Ubicación de los puntos de muestreo en la cuenca del río La Grita

Cuenca Alta

6 Sectores

11 estaciones

Cuenca Media

1 sector

3 estaciones

Cuenca Baja

3 sectores

9 estaciones

Estaciones Ubicadas en la Cuenca del Río La Grita

Para la realización de los análisis inmediatos, se instaló un laboratorio móvil en la sede del ICLAM-La Fría, sitio equidistante entre las estaciones de muestreo. Se realizaron 3 muestreos, en época de lluvia: octubre 2010, abril 2011 y octubre 2011. En cada estación se captaron tres (3) muestras de agua, compuestas e integradas en la columna de agua, durante tres días consecutivos, para un total de 225 muestras, conjuntamente con el aforo del cauce del río.

La estimación del caudal se realizó utilizando el método sección velocidad, determinándose el área de sección transversal del río, mediante la medición de profundidades a diferentes distancias de la sección y la velocidad del agua que pasa por la misma, utilizando un correctímetro digital Marca Flo-mater 2000. Los análisis fisicoquímicos y bacteriológicos se realizaron en el Laboratorio Ambiental del ICLAM (acreditado bajo la norma COVENIN

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2534-ISO 17025), siguiendo las especificaciones del método estándar (APHA, 2005).Los datos obtenidos se procesaron estadísticamente, utilizando el programa Stargrafic Centurion IV Manugistics, (1998) y los resultados fueron ordenados en tablas y gráficas, usando el programa Microsoft Excel. Para la discusión de resultados, se dividió la microcuenca por muestreos, en tramos correspondientes a cuenca alta (estaciones: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 12, 13 y 14), cuenca media (estaciones: 15, 18 y 21) y cuenca baja (estaciones 23, 26, 30, 31, 32, 34, 35, 36, y 39), y en 9 sectores, a saber: Sector 1: estación 6 (Río Venegara). Sector 2: estación 7 (Río Aguadias).Sector 3: estación 3 (Río Caricuena).Sector 4: estaciones 1 y 2, (Río Las Palmas y Páramo).Sector 5: estaciones 4 y 5 (Quebrada San José).Sector 6: estaciones 9, 12, 13, y 14 (Río El Valle).Sector 7: estación 23 (Río San Sebastián).Sector 8: estaciones 30, 31, 32, 34 y 36 (Río Lobaterita, Quebradas La Blanca y la Uraca).Sector 9: estaciones 8, 15, 18, 21, 26, 35 y 39 (Cauce del Río La Grita), tomando en cuenta las características propias del área a evaluar.

Resultados y DiscusiónEn la Tabla 1, se presenta la estadística descriptiva de los parámetros fisicoquímicos correspondiente a los promedios globales obtenidos durante los tres muestreos, realizados. El promedio global de gasto en los tres muestreos fue 11,61 ± 26,46 m3/seg; se evidenciaron diferencias significativas entre muestreo, cuencas y sectores P< 0,05 (Figura 2). Se observa un mayor aporte en el segundo muestreo, esto es debido a las fuertes precipitaciones ocurridas en marzo-abril 2011 en comparación a las campañas de muestreo de 2010 y octubre 2011. Igualmente, se observa que la cuenca media aporta el mayor caudal, así como, en el sector 9, el cual está conformado por las estaciones ubicadas en el cauce principal del Río La Grita, que recibe los caudales de agua de los Ríos Caricuena, Lobaterita, El Valle, Venegará, Aguadías, El Páramo y Las Palmas, que drenan al Río La Grita.


Tabla 1. Resultados promedio de los parámetros fisicoquímicos y bacteriológicos evaluados

Parámetros Fisicoquímicos

Parámetros Promedio Desviación Estándar Mínimo Máximo

Coeficiente Variación (%)

Límite inferior

Límite superior

Gasto(m3/seg) 11,61 26,46 0,02 234,28 227,93% 3,83 11,61

Sólidos Totales(mg/L) 374,48 441,21 20,00 3637,00 117,82% 313,27 435,69

Sólidos Suspendidos Totales(mg/L)

174,44 89,10 4,00 763,00 51,08% 162,08 186,80

Sólidos DisueltosTotales(mg/L)

200,82 403,70 1,00 2874,00 201,03% 144,81 256,83

Turbidez(NTU)* 0,38 0,59 0,10 4,40 155,36% 0,30 0,46

DBO5(mg/L) 2,54 1,01 2,00 6,52 30,60% 2,40 2,68

DQO(mg/L) 25,71 17,56 0,38 91,01 68,33% 23,27 28,14

PT(mg/L) 0,48 0,38 0,02 2,25 78,56% 0,43 0,53

N-Total(mg/L) 2,37 1,27 0,19 7,48 53,59% 2,19 2,55

Aceites y Grasas(mg/L)

15,35 29,35 1,00 197,80 191,15% 11,28 19,42

Hidrocarburos(mg/L) 4,79 6,62 1,00 44,30 138,18% 3,87 5,71

Coliformes Totales(NMP/100mL)

83517 71028 1,80 160000 85,05% 73663,00 93371,70

Coliformes Fecales.(NMP/100mL)

65908 91658 1,11 920000 139,07% 53191,80 78624,70

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El valor promedio de sólidos totales (ST) se estimó con 95% de confianza entre 313,27 y 435,69 mg/L (Figura 3). Se encontraron diferencias estadísticas significativas entre muestreo, entre cuencas y entre sectores (F= 7,94; p<0,05).Los sólidos suspendidos totales (SST) es la forma predominante en casi todas las estaciones de muestreo y es debido al movimiento y arrastre de los sedimentos en los ríos. Al igual que los ST se

encontraron diferencias significativa entre muestreos, cuencas y sectores (F=9,16; p<0,05). La desforestación de la cuenca incrementa el transporte de SST. En todas las estaciones de muestreo se observa que los valores de SST son bajos (<1000 mg/L) y son producto de la erosión de la tierra. Valores mayores a 1000 mg/L pueden afectar el uso y limitar la vida en el cuerpo de agua (Fraser 1995).

G a s t o

0

5

10

15

2 0

2 5

1 2 3

M u e s t r e o

Gasto

0

10

20

30

40

1 2 3 4 5 6 7 8 9S e c t o r e s


Gasto

0

10

20

30

Alta Media Baja

Cuencas

m3/

seg

Figura 2. Variación espacial y temporal del Gasto, en el área de estudio

La presencia de Sólidos Suspendidos Totales en el agua está ligada a la Turbiedad, en aguas naturales los Sólidos pueden ser de naturaleza inorgánica (arcillas, óxidos de hierro y manganeso), como orgánica (material húmico y taninos), el origen de estas partículas es diverso y se asocia a la erosión y re suspensión de material de los sedimentos, como también al vertido de aguas residuales. (Ecopetrol, 2011)El promedio de SDT, fue de 200,82 mg/L. Se encontraron diferencias significativa entre sectores (F= 8,24; p<0,05). El promedio de sólidos disueltos totales para los ríos de todo el mundo ha sido estimado en alrededor de 120 ppm (Livingston, 1963). Los SDT, son un indicador de las características del

agua y de la presencia de contaminantes químicos, es decir, de la composición química y concentración en sales y otras del agua. Estos resultados son producto de la escorrentía de los suelos, los cuales trae arrastra fertilizantes y plaguicidas presentes en el área, aumentando los SDT.La turbidez en la cuenca del río La Grita se estimó (95%) entre 0,30 y 0,46 NTU. En el segundo muestreo y en la cuenca media se determinó mayor turbidez, así como, los sectores 7 y 9. (Figura 4).

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0100200300400500600700

ST SST SDT STV

mg/

L

Formas de Sólidos M 1

M 2

M 3

Formas de Sólidos

0200400

600800

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sectores

mg/

L

S T

S S T

S DT

S TV

Formas de Sólidos

0

200

400

600

800

ST SST SDT STV

mg/

L

Alta

Media

B aja

Figura 3. Variación espacial y temporal de las Formas de Sólidos, en el área de estudio.


La variación de los resultados es originada por las lluvias ocurridas, especialmente durante el segundo muestreo, aumentando la velocidad de la corriente lo que ocasiona un mayor arrastre de materia orgánica

y en el tamaño de las partículas. Se presentaron diferencias significativas entre muestreos y cuencas (F=18,66; p< 0,05); sin embargo no, no entre sectores.

0100200300400500600

M 1 M 2 M 3

NTU

Muestreos

Turbidez

Turbidez

0

200

400

600

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sectores

NTU

0100200300400500600

Alta Media Baja

NTU

Cuencas

Turbidez

Figura 4. Variación espacial y temporal de Turbidez, en el área de estudio.

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Los niveles normales de la DBO5 para aguas naturales varia entre 1 - 2 mg/L, un valor de 2 mg/L indica un grado límite de la contaminación orgánica. El promedio global de la DBO5 es de 2,54±1,01 mg/L, indicando contaminación por materia orgánica (Wetzel, 1981). La DQO es uno de los parámetros más efectivos en el control de la calidad del agua; constituye la cantidad de oxidante químico que se necesita para poder oxidar los materiales contenidos en el agua y se expresa en mg de O2 /l. Cuantifica la cantidad de materia orgánica total susceptible de

oxidación química (biodegradable y no biodegradable) que hay en una muestra líquida y se utiliza para establecer un nivel de contaminación [(Banach et al., (2009)].EL promedio global de la DQO fue de 25,71±17,56mg/L. En la Figura 5, se observa que la DQO fue más alta en el tercer muestreo, cuenca media y sector 9; tanto para la DBO5 como para DQO, se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre las campañas de muestreo (F=8,75; p<0,05)

01020304050

1 2 3

mg/

L

Muestreo

DBO5 y DQO DBO5

DQO

DBO5 y DQO

010203040

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sectores

mg/

L

DB O5

DQO


DBO5 y DQO

01020

3040

Alta Media Baja

Cuencas

mg/

L

DBO5

DQO

Figura 5. Variación espacial y temporal de la DBO5 y DQO, en el área de estudio.

La relación DBO5/ DQO en los ríos fue de 0,27; indicando que los compuestos inorgánicos que se encuentran en el agua no son biodegradables, lo cual se evidencia por lo bajo de esta relación. Hidalgo et al., (2003) indican que el sistema lótico evaluado presenta un estado de alteración caracterizado por un contenido importante de materia orgánica difícil de biodegradar (Romero Rojas, 1999). Las fuentes de materia

orgánica son diversas y entre ellas se encuentran las actividades agrícolas, industriales y las aguas residuales generadas en las zonas urbanas y rurales.EL promedio global del Nitrógeno Total (NT) fue de 2,37±1,27 mg/L y el Fósforo Total (PT) fue de 0,48±0,38 mg/L, encontrándose diferencias significativas para el PT entre muestreos (F=31,25 ; p<0,05) y entre sectores para el NT (F=10,02 ; p<0,05), (Figuras 6 y 7).

Formas de Fósforo

0,00,20,40,60,8

1 2 3

Muestreo

mg/

L

Pt

PO4

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Formas de Fósforo

0,00,20,40,60,8

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sectores

mg/

L

P t

P O4

Formas de Fósforo

0,00,20,40,60,8

Alta Media Baja

Cuencas

mg/

L

P t

P O4

Figura 6. Variación espacial y temporal de las formas de Fósforo, en el área de estudioEstos valores indican una importante contribución del Río La Grita a la eutrofización del Lago de Maracaibo. Se observa una contribución mayor de NT en el primer muestreo, en la cuenca alta y en el sector 1, en cuanto al PT, la mayor contribución se observa en el tercer muestreo, cuenca media y sector 9. El aumento de las concentraciones es debido al uso excesivo de gallinaza, fertilizantes y plaguicidas en la zona que aumenta la concentración de los

nutrimentos. Se observa que hay una contribución importante de nitrato (N-NO3) durante todos los muestreos, probablemente por escorrentía o lixiviación de los suelos que son altamente fertilizados en esta cuenca (Figuras 6 y 7). El nitrógeno al igual que el fósforo, son los principales macronutrimentos de los fertilizantes y de las descargas de aguas domésticas, los cuales contribuyen con el proceso de eutrofización de los cuerpos de agua.


0,00,51,01,52,02,53,0

NTotal N-NH3 N-NO3 N-NO2

mg/

L

Formas de Nitrógeno M 1

M 2

M 3

Formas de Nitrógeno

0,01,02,03,04,05,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sectores

mg/

L

NT

NH3

NO3

NO2

Formas de Nitrógeno

0,01,02,03,04,0

NTotal N-NH3 N-NO3 N-NO2

Cuencas

mg/

L

Alta

Media

B aja

Figura 7. Variación espacial y temporal de las formas de Nitrógeno, en el área de estudio

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El nitrógeno en las aguas dulces, procede de la atmósfera, por cuanto es arrastrado por la lluvia, de la precipitación de la materia total y de la fijación de N2 [Fraser et al., (1995); (Wetzel, 1981)]Las grasas y aceites son compuestos orgánicos constituidos principalmente por ácidos grasos de origen animal y vegetal, así como los hidrocarburos del petróleo. El promedio global de aceites y grasas (A y G) e hidrocarburos totales petrogénicos (HTP) fue de 15,35±29,35 y 4,79±6,62mg/L, respectivamente (Figura 8). Para ambos parámetros se

encontraron diferencias significativas entre muestreos, (F= 16,12; p < 0,05; sin embargo, no entre cuencas y sectores. Se observa que los valores son superiores a 0,3 mg/L, valor límite permisible por las Normas Venezolanas (Decreto 883, 1995), por lo que se presume que hay una fuente de contaminación permanente en la zona, las cuales pueden ser de origen doméstico y talleres automotrices, aunado a esto está la situación, que en la cuenca del río Lobaterita hay presencia de un mene y minas de carbón.

05

101520253035

1 2 3

mg/

L

Muestreo

Aceites, Grasa e Hidrocarburos A y G

Hidro.

Aceites, Grasas e Hidrocarburos

01020304050

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sectores

mg/

L

A y G

Hidro


Aceites, Grasas e hidrocarburos

05

10152025

Alta Media Baja

Cuencas

mg/

L

A y G

Hidro.

Figura 8. Variación espacial y temporal del A y G y HTP, en el área de estudioEl 88 % de las muestras captadas en el área de estudio presentaron contaminación fecal y el 83,3 % de coliformes totales >10.000 NMP/100 mL. Estos valores pueden ser originados por las aguas de escorrentía, domésticas e industriales, las cuales contienen gran cantidad de bacterias. De acuerdo a la Norma 5.021, estas aguas no pueden ser utilizadas para uso agropecuario, contacto humano total o parcial y para consumo humano (Decreto 883, 1995), Durante el segundo muestreo se encontraron las mayores concentraciones de estas variables bacteriológicas, debido al periodo de lluvias atípico ocurrido en la zona. De ser consistente esta situación para el resto de las campañas de muestreo programadas, los períodos de lluvia serían los escenarios más desfavorables para el consumo de dichas aguas por la población asentada en la microcuenca del Río La Grita.

Conclusiones Se concluye que la cuenca del Río La Grita presenta contaminación inorgánica

y bacteriológica, estas aguas no pueden ser utilizadas para uso agropecuario, contacto humano total o parcial y para consumo humano. Igualmente, se concluye que la información obtenida en esta investigación es útil para establecer la condición ambiental básica de la cuenca del Río La Grita y permitirá disponer de una base de datos fisicoquímicos y bacteriológicos confiables para el desarrollo de una gestión ambiental adecuada.

Referencias Bibliográficas APHA. (2005). American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environmental Federation. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 21th Edition. Washington, USA.Banach Esteve, G.; Cordón Casero, S.; Torrents Gimeno, A. (2009). Estudio de la calidad ambiental de la Bahía de Cárdenas para un futuro Manejo Integrado de Zonas Costeras. Universitat de Girona. Universidad Camilo Cienfuegos de Matanzas. Gestverd

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Serveis Ambientals.Decreto 883. (1995). Normas para la Clasificación y el Control de la Calidad de los Cuerpos de Agua y vertidos o Efluentes Líquidos. En Gaceta Oficial N° 5.021. Poder Legislativo de Venezuela.Ecopetrol. (2011). Estudio de Impacto Ambiental. Área de perforación exploratoria CPO9.Fraser, A.; Meybeck, M.; Ongley, E. (1995). Water Quality of world river basins. Global Enviromental monitoring system (gems).Unep Environment Library. N° 14. 40 pp.Hidalgo, M.; Meoni, G.; Barrionuevo, M. (2003).Variabilidad de la relación DBO/ DQO en los ríos de Tucuman Argentina. 13 Congreso Argentino de

Saneamiento y Medio Ambiente.Livingston, D. A. (1963) Chemical composition of rivers and lakes: U.S. Geological Survey Professional Paper.Manugistics and Statistical Graphics Corporation. (1998). Statgraphics plus for windows 4.1 (user manual). Statistical Graphics Corporation, Manugistics, Inc., Rockville, USA. Ministerio de la Defensa. (1994). Estudio Geográfico de la cuenca del río Catatumbo (Área Venezolana). 222 pp.Romero Rojas, J. A. (1999). Calidad de Agua 2da edición. Alfaomega, MéxicoWetzel, R. (1981). Limnología. Ediciones Omega. S.A., Casanova, Barcelona, España.

CICLO DEL CARBONO EN EL SUELO DE LA PLANICIE DE INUNDACIÓN DEL RIO MAPIRE,

ESTADO ANZOÁTEGUI

Zamora Alejandra, Malaver Nora, Moncada NelsonLaboratorio de Microbiología Ambiental, Instituto de Zoología y Ecología Tropical, Facultad de Ciencias, Universidad Central de

[email protected]

ResumenDurante la época lluviosa, la desembocadura del Río Mapire se transforma en un sistema complejo, una planicie de inundación debido al aumento del nivel de agua en este río, debido al represamiento causado por el Río Orinoco. En esa región, se presentan zonas con intensidad de inundación variable, y diferencias espaciales en la textura del suelo y contenido de humedad como consecuencia del gradiente topográfico en sentido perpendicular al cauce del río. Las muestras se colectaron en tres épocas del año (sequía, inicio de lluvias e inundación) siguiendo un muestreo sistemático en 4 puntos del gradiente, definidos por la intensidad de la inundación: zona máxima inundación (MAX); zona de inundación media (MED); zona de mínima inundación (MIN) y zona nunca inundada (NF). Se determinaron parámetros fisicoquímicos asociados al ciclo del carbono (carbono total, soluble y fracción ligera) y se asociaron con el perfil fisiológico de la comunidad microbiana a través de correlaciones lineares y análisis de componentes principales (CP). Los resultados indican que el ciclo del carbono está regulado por factores que afectan la actividad microbiana, estableciéndose en la comunidad procesos sucesionales como respuesta a la disponibilidad de sustratos para la mineralización. El metabolismo anaeróbico en el suelo es relevante en la descomposición de materia orgánica a lo largo del hidroperiodo y podría estar influenciado por la disponibilidad de carbono lábil.

Palabras clave: planicie de inundación, Río Mapire, gradiente topográfico, ciclos biogeoquímicos, actividad microbiana.



CICLO DEL CARBONO EN EL SUELO DE LA PLANICIE DE INUNDACIÓN DEL RIO MAPIRE,

ESTADO ANZOÁTEGUI

Zamora Alejandra, Malaver Nora, Moncada NelsonLaboratorio de Microbiología Ambiental, Instituto de Zoología y Ecología Tropical, Facultad de Ciencias, Universidad Central de

[email protected]

ResumenDurante la época lluviosa, la desembocadura del Río Mapire se transforma en un sistema complejo, una planicie de inundación debido al aumento del nivel de agua en este río, debido al represamiento causado por el Río Orinoco. En esa región, se presentan zonas con intensidad de inundación variable, y diferencias espaciales en la textura del suelo y contenido de humedad como consecuencia del gradiente topográfico en sentido perpendicular al cauce del río. Las muestras se colectaron en tres épocas del año (sequía, inicio de lluvias e inundación) siguiendo un muestreo sistemático en 4 puntos del gradiente, definidos por la intensidad de la inundación: zona máxima inundación (MAX); zona de inundación media (MED); zona de mínima inundación (MIN) y zona nunca inundada (NF). Se determinaron parámetros fisicoquímicos asociados al ciclo del carbono (carbono total, soluble y fracción ligera) y se asociaron con el perfil fisiológico de la comunidad microbiana a través de correlaciones lineares y análisis de componentes principales (CP). Los resultados indican que el ciclo del carbono está regulado por factores que afectan la actividad microbiana, estableciéndose en la comunidad procesos sucesionales como respuesta a la disponibilidad de sustratos para la mineralización. El metabolismo anaeróbico en el suelo es relevante en la descomposición de materia orgánica a lo largo del hidroperiodo y podría estar influenciado por la disponibilidad de carbono lábil.

Palabras clave: planicie de inundación, Río Mapire, gradiente topográfico, ciclos biogeoquímicos, actividad microbiana.


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IntroducciónLa descomposición de la materia orgánica en el suelo es el proceso principal que da inicio a los ciclos biogeoquímicos. La materia orgánica constituye la fracción del suelo que incluye tanto organismos vivos (biomasa microbiana) como residuos muertos de animales y vegetales en diferentes estados de descomposición y sustancias sintetizadas microbiológicamente y/o químicamente. En tal sentido, es muy compleja y está constituida por un amplio rango de compuestos químicos carbonados, tales como: carbohidratos, fenoles, monómeros y dímeros de lignina, alcanos y alquenos, ácidos grasos saturados e insaturados, n-alquil mono, di y tri ésteres, n-alquil bencenos, metil naftalenos, metil fenantrenos y compuestos diversos de nitrógeno como aminoácidos, péptidos, proteínas, aminoazúcares, amidas, aminas, ácidos nucleicos, entre otros (Carballas, 2004).En la materia orgánica pueden identificarse dos compartimientos que de acuerdo con su composición, presentan dinámicas muy particulares. Dichos compartimientos han sido identificarlos como fracción activa (biomasa microbiana), fracción lenta (fracción ligera) y fracción pasiva (materia orgánica humificada), [Sollins et al., (1984)]. A través de la mineralización de las fracciones activa y lenta de la materia orgánica se reciclan los nutrientes tales como nitrógeno, fósforo, azufre y dióxido de carbono esenciales para las plantas y los microorganismos; destacando la importancia del proceso de descomposición realizado por la microbiota del suelo, como un

proceso clave en el funcionamiento del ecosistema. En este sentido, esta investigación tiene como objetivo identificar el papel que juegan los microorganismos bacterianos y fúngicos heterotróficos aislados de la planicie de inundación del río Mapire en la descomposición de la materia orgánica, como proceso fundamental del ciclo del carbono en el suelo.

Materiales y MétodosÁrea de estudioEl área de estudio se encuentra ubicada al sur del estado Anzoátegui, en la planicie de inundación del río Mapire, en la parte baja del río, cerca de su desembocadura en el Orinoco (7° 44’ N y 64° 45’ W). De acuerdo con el climadiagrama de la región, la temperatura media anual es 27,4 °C y la precipitación promedio anual es de 1333 mm, con una estación seca entre Noviembre y Abril y la estación lluviosa desde Mayo hasta Octubre (Vegas-Vilarrúbia y Herrera, 1993). La planicie de inundación del río Mapire constituye un valle coluvio-aluvial que ocupa una porción de la Formación Mesa, del Pleistoceno (Carbón y Schubert, 1994). Durante la época lluviosa ocurre la formación de un lago de inundación estacional como consecuencia de un fenómeno de represamiento de las aguas por el río Orinoco, donde se puede delimitar un gradiente de inundación que depende de la topografía del área. La vegetación predominantemente boscosa, responde al gradiente longitudinal y perpendicular de profundidad y duración de la inundación [Chacón et al., (2008)].


Diseño del muestreo Las muestras se colectaron siguiendo un muestreo sistemático en 4 puntos del gradiente, definidos por la intensidad de la inundación. Los puntos muestreados se corresponden con zonas delimitadas previamente por Chacón et al., (2008), quienes establecieron las siguientes áreas: a) MAX, zona topográficamente más baja donde la profundidad de la

lámina de agua es de 12 m durante 8 meses; b) MED, zona intermedia donde la inundación alcanza un máximo de 5 m de profundidad por 5 meses; c) MIN, zona en la cual la lámina de agua alcanza 1 m de profundidad durante 2 meses y se incluye la zona NF, más elevada donde no ocurre inundación en ninguna época del año (Figura 1).

Figura 1. Representación de las zonas de estudio indicando diferencias topográficas. MAX: zona más cercana al margen del río, permanece inundada 8 meses, con 12 metros de profundidad. MED: zona media, permanece inundada por 5 meses con una profundidad de aproximadamente 5 metros. MIN: zona topográficamente más elevada, permanece inundada por 1 ó 2 meses con una profundidad de 1 metro. NF. Sabana no inundable.

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Figura 2. Diseño de la toma de muestras en las diferentes zonas del gradiente de inundación del río Mapire. MAX, zona máxima inundación; MED, zona de inundación media; MIN, zona de mínima inundación, NF, zona nunca inundada.Los puntos de muestreo se arreglaron en un transepto siguiendo el gradiente de la inundación (Figura 2). En cada punto se tomaron muestras por triplicado en los primeros 10 centímetros del perfil del suelo para el análisis de variables fisicoquímicas y microbiológicas, en un hidroperíodo completo que abarca: sequía (T1, Marzo), inicio de lluvias (T2, Mayo) y época lluviosa (T3, Agosto).Análisis fisicoquímicosLas muestras fueron secadas a temperatura ambiente, tamizadas (mesh 10) y homogeneizadas a fin de tomar una fracción representativa para los diferentes análisis. El carbono total (Ct) y el carbono soluble (Cs) se determinaron por el método de oxidación húmeda (Walkley y Black, 1934). La fracción ligera de la materia orgánica se determinó mediante separación física utilizando agua como medio de separación (Anderson e Ingram, 1993). Análisis microbiológicosDensidad de bacterias metanogénicas

Se determinó mediante la técnica de NMP utilizando un medio de cultivo base para anaerobios propuesto por Ravott et al., (1995). Este medio base se colocó en tubos de ensayo a razón de 9 ml por tubo; y se suplementó con acetato de sodio al 15% colocando tubos Durham invertidos y una capa de 3 mm de parafina estéril para generar condiciones de anaerobiosis. Los tubos de ensayo se incubaron a temperatura ambiente durante 60 días. La formación de gas en los tubos Durham indica formación de metano a partir del acetato.Perfil fisiológicoAleatoriamente se aislaron de cada réplica 10 cepas de bacterias aeróbicas, 10 cepas de bacterias anaeróbicas (para un total de 30 cepas de bacterias aeróbicas y 30 cepas de bacterias anaeróbicas por cada zona del gradiente) y los diferentes morfotipos de hongos (filamentosos y levaduriformes). El perfil fisiológico de cada cepa aislada fue caracterizado a través de la realización


de una serie de pruebas bioquímicas, las cuales se indican a continuación:Utilización de carbohidratos Para determinar utilización de glucosa, lactosa o peptonas (por vía oxidativa y fermentativa) se utilizó Agar Kliger para bacterias y medio enriquecido para hongos (MacFaddin, 2004).Utilización de polisacáridosPara determinar la capacidad de utilizar celulosas y hemicelulosas de utilizó Agar Celulosa (Parkinson et al., 1971), Agar Almidón (MacFaddin, 2004) y Agar Pectina (Parkinson et al., 1971). El agar almidón provee información de la producción de α-amilasas (hidrólisis parcial) y la producción de β-amilasas (hidrólisis total). Se utilizó Agar Lignina y Agar Quitina para determinar la capacidad de degradar polisacáridos estructurales complejos (Parkinson et al., 1971). Utilización de LípidosPara determinar actividad lipolítica en las cepas aisladas se utilizó Agar Tween, medio elaborado a base de Tween 80 donde se detecta la degradación de compuestos orgánicos grasos (Chakrabarty et al., 1970).Los resultados de cada prueba bioquímica fueron expresados como frecuencia relativa, número de cepas bacterianas y fúngicas que mostraron respuesta positiva a la prueba, respecto al total de cepas.Análisis estadísticoSe realizaron análisis de componentes principales (PCA) basados en una matriz de correlación, como técnica de ordenación que relacionó las variables químicas y microbiológicas vinculadas a cada ciclo biogeoquímico en el gradiente

de inundación en las diferentes épocas de muestreo. Para los análisis se utilizó el paquete estadístico PAST (Hammer y Harper, 2001).

Resultados y DiscusiónEn la planicie de inundación del Río Mapire existe un gradiente de condiciones fisicoquímicas que influye en la descomposición de materia orgánica en el suelo. Bastardo (1983) establece que en suelos inundables la materia orgánica depositada en el compartimiento suelo constituye el principal reservorio de nutrientes en este tipo de ecosistemas, debido a tres factores característicos: biestacionalidad (sequía e inundación extremas), suelo mal drenado y la inexistencia de un aporte alóctono de nutrientes. Con la finalidad de relacionar la distribución de los gremios y la densidad de metanogénicas con las diferentes fracciones del carbono en el suelo, se realizó un análisis de componentes principales basado en una matriz de correlación. Se observó que las diferentes zonas estudiadas del gradiente de inundación se separan formando un gradiente espacial y temporal definido por los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos, generando diferencias en los procesos del ciclo del carbono en estas zonas (Figura 3).

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Glu

Lac

a-ami

b-ami

PecCel

Lig

Qui

Twn

MetCt

Cs

CflMAX_T1

MED_T1

MIN_T1

NF_T1

MAX_T2

MED_T2

MIN_T2NF_T2

MAX_T3

MED_T3

MIN_T3

NF_T3

-4 -3 -2 -1 1 2 3 4

Componente 1

-2,4

-1,6

-0,8

0,8

1,6

2,4

3,2

4

Com

pone

nte

2

Figura 3. Análisis de Componentes Principales de las variables fisicoquímicas y microbiológicas asociadas al ciclo del carbono en el gradiente de inundación del Río Mapire (60,5% de la varianza total explicada), CP1 (35,39%) y CP2 (25,11%). MAX, zona máxima inundación. MED, zona de inundación media. MIN, zona de mínima inundación. NF, zona no inundada. T1, sequía. T2, inicio de lluvias. T3, inundación. Ct, carbono total. Cs, carbono soluble. Cfl, carbono de la fracción ligera. Met, densidad de bacterias metanogénicas. Glu, metabolismo de glucosa. Lac, metabolismo de lactosa. a-ami, hidrólisis parcial de almidón. b-ami, hidrólisis completa de almidón. Pec, degradación de pectina. Cel, degradación de celulosa. Lig, degradación de lignina. Qui, degradación de quitina. Twn, degradación de lípidos.

De acuerdo al análisis, en las zonas MAX y MED se determinó mayor frecuencia de utilización de quitina y lípidos, mientras que las zonas MIN y NF se caracterizaron por mayor consumo de pectina, celulosa y lignina (Fig. 3). Se observó que durante la sequía hay deficiencia de carbono lábil, por lo que la materia orgánica acumulada durante este período permite la expresión de gremios celulíticos, pectinolícos, lignolíticos, quitinolíticos y lipolíticos, favoreciendo la descomposición de polímeros estructurales.Una explicación para este patrón durante la sequía es que la vegetación pierde sus hojas como un mecanismo adaptativo para evitar la evapotranspiración excesiva (Fernández et al., 1999) y esta hojarasca tiende a acumularse ya que déficit hídrico limita la actividad microbiana (Bastardo, 1983; Banach et


al., 2009). La hojarasca contiene alto contenido de compuestos estructurales que son aprovechados por aquellos grupos microbianos (bacterias y hongos) con la capacidad de utilizar estos compuestos (Smart y Jackson, 2009) y en consecuencia, ocurre predominancia de estos gremios. Se determinó que en las zonas MIN y NF predominan los gremios celulolíticos, pectinolíticos y lignolíticos, mientras que en las zonas MAX y MED fueron más frecuentes los quitinolíticos y lipolíticos. Estas variaciones espaciales en la distribución de los gremios podrían ser consecuencia de las diferencias en la textura del suelo. Las zonas MIN y NF presentan mayor contenido de arenas y por tanto un espacio poroso en el suelo que permite mayor difusión de oxígeno, mientras que las zonas MAX y MED presentan una textura más arcillosa, lo cual influye en la disponibilidad de oxígeno y en la actividad de las exoenzimas involucradas (Stoeckel y Miller-Goodman, 2001).Durante la entrada de lluvias se observó un incremento de la materia orgánica (soluble y particulada), disponible para el ataque microbiano, que permitió la expresión de alta frecuencia de gremios que participan en el metabolismo de carbohidratos simples tales como glucosa, lactosa y almidón (Figura 3). El aumento en el contenido de carbono orgánico disponible se atribuye al incremento de la biomasa microbiana y su actividad, como consecuencia del cambio en la condición de humedad del suelo, el lavado de nutrientes de la hojarasca (Bastardo, 1983), así como lisis de células microbianas

por shock osmótico producto del rehumedecimiento del suelo (Rees et al., 2006). La vegetación del bosque también incrementa su actividad, incorporando a la solución del suelo exudados radicales y hojarasca que sirven como sustrato para los microorganismos (Stoeckel y Miller-Goodman, 2001).Al final del hidroperíodo, durante la inundación (T3), se determinó que la frecuencia de utilización de sustratos disminuyó, aunque mantiene su actividad, predominando el uso de carbohidratos simples y lípidos. Las zonas MAX y NF se caracterizaron por presentar alta frecuencia de utilización de lípidos, mientras que en las zonas MED y MIN predominó la hidrólisis parcial de almidón (Figura 1). La predominancia de estos gremios se debió posiblemente a la liberación de estos compuestos del protoplasma durante la lisis celular en el periodo de inundación, mientras que la hidrólisis de polímeros complejos disminuyó por el exceso de humedad.Con base en los resultados obtenidos, se propone un esquema (Figura 4) que representa la sucesión microbiana involucrada en la dinámica de descomposición de materia orgánica en la planicie de inundación del Río Mapire. De acuerdo con Bastardo (1983), el proceso de descomposición de la materia orgánica inicia con el metabolismo de sustratos orgánicos solubles, inmediatamente disponibles para el ataque microbiano, seguido de la utilización de productos orgánicos intermediarios de esta primera etapa, que son utilizados por una amplia variedad de microorganismos produciendo más biomasa microbiana. En la etapa

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final, son mineralizados los polímeros estructurales complejos, más resistentes al ataque microbiano. Los resultados de esta investigación muestran un patrón muy similar al propuesto por este autor, sin embargo, las condiciones de biestacionalidad y deficiencia de nutrientes en el suelo de la planicie de inundación del Río Mapire, condicionan un proceso sucesional particular para

este sistema. Resultados similares son reportados por Fierer et al., (2003), quienes indican que no son los pulsos de inundación los que definen la actividad microbiana, sino más bien la disponibilidad de sustratos en el suelo, debido a que la heterogeneidad de la hojarasca en el suelo garantiza variedad de sustratos para la actividad microbiana.

Figura 4. Esquema que describe la dinámica de descomposición de materia orgánica en la planicie de inundación del Río Mapire. MAX, zona máxima inundación. MED, zona de inundación media. MIN, zona de mínima inundación. NF, zona no inundada. T1, sequía. T2, inicio de lluvias. T3, inundación.



ConclusionesLa comunidad microbiana establece relaciones complejas entre los diferentes organismos que la componen, así como con las variables fisicoquímicas en el suelo, definiendo entonces, patrones particulares en los procesos en los que participan. En este estudio, los resultados obtenidos indican que la dinámica del carbono en el bosque inundable del Río Mapire obedece a los cambios en la disponibilidad de sustratos para los microorganismos, debido a la fluctuación de la lámina de agua y la textura del suelo. Se propone que los pulsos de inundación determinan la disponibilidad de fuentes de carbono y

esto a su vez influye en los patrones de estructuración comunitaria.

AgradecimientoLos autores agradecen al FONACIT por el financiamiento otorgado para la realización

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ConclusionesLa comunidad microbiana establece relaciones complejas entre los diferentes organismos que la componen, así como con las variables fisicoquímicas en el suelo, definiendo entonces, patrones particulares en los procesos en los que participan. En este estudio, los resultados obtenidos indican que la dinámica del carbono en el bosque inundable del Río Mapire obedece a los cambios en la disponibilidad de sustratos para los microorganismos, debido a la fluctuación de la lámina de agua y la textura del suelo. Se propone que los pulsos de inundación determinan la disponibilidad de fuentes de carbono y

esto a su vez influye en los patrones de estructuración comunitaria.

AgradecimientoLos autores agradecen al FONACIT por el financiamiento otorgado para la realización de esta investigación.

Referencias BibliográficasAnderson, J.; Ingram, J.S. (1993). Tropical Soil Biology and Fertility: A Handbook of Methods. CAB International. Wallingford. UK. Banach, A.M.; Banach, K.; Visser, E.J.W; Stepniewska, Z.; Smits, A.J. M.; Roelofs, J.G.M.; Lamers, L.P.M. (2009).


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Zamora et al., 2014

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examination of the Degtjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Science. 37: 29-38.

EVALUACIÓN HIDROQUÍMICA PRELIMINAR DE UN SISTEMA ACUÍFERO DE UN SECTOR COSTERO

DEL ESTADO MIRANDAAVANCE

Silva1 Soraya, Jegat2 Herve, Diaz3 Ricardina, Prado2 Lenis, DeCarli4

Fernando, Barros5 Haydn, Suarez6 Paula, Sivira3 Daniel, Ojeda1 Jackson1Centro de Oceanología y Estudios Antárticos (IVIC)

2Centro Interamericano de Desarrollo e Investigación Ambiental y Territorial (CIDIAT)

3Escuela de Ingeniería Geológica (ULA)4Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMEH)

5Laboratorio de Física Nuclear (USB)6Laboratorio de Microbiología Acuática (USB)

[email protected]

ResumenEl agua subterránea era considerada un recurso protegido contra la contaminación; no obstante, ha sido demostrado que los acuíferos pueden ser afectados por actividades antrópicas y por procesos provocados por el cambio climático y global. La protección de los mismos es esencial para poder lograr el desarrollo sustentable de la sociedad. Bajo esa inquietud surge esta investigación con el objetivo principal de caracterizar hidrogeoquímicamente un sistema acuífero en una zona costera del estado Miranda, para evaluar su posible contaminación salina o de otra fuente, y generar información científica para la gestión y el manejo integral y sustentable de ese recurso. Este es un proyecto en desarrollo, por lo que en este artículo se presentan los avances alcanzados hasta la fecha, que incluyen resultados sobre talleres y reuniones de trabajo con las comunidades organizadas de “Oso Cotiza” y “Santa Ana Valle Seco”; además de programas de concientización sobre la importancia de este valioso recurso. Se ha conciliado la participación de expertos en aguas subterránea de diferentes instituciones venezolanas. Así mismo, se ha iniciado el inventario de los pozos de agua en la zona en estudio, por lo que se planea colectar muestras de agua tanto en periodo de lluvia como en período de sequia. Se han seleccionado diez (10) pozos y dos (2) arroyos a ser evaluados. Igualmente, son presentados resultados preliminares sobre parámetros fisicoquímicos como pH, conductividad eléctrica, temperatura, sólidos totales disueltos (SDT), alcalinidad, cloruros.

Palabras clave: Evaluación hidroquímica, sistema acuífero, cambio climatico, desarrollo sustentable


EVALUACIÓN HIDROQUÍMICA PRELIMINAR DE UN SISTEMA ACUÍFERO DE UN SECTOR COSTERO

DEL ESTADO MIRANDAAVANCE

Silva1 Soraya, Jegat2 Herve, Diaz3 Ricardina, Prado2 Lenis, DeCarli4

Fernando, Barros5 Haydn, Suarez6 Paula, Sivira3 Daniel, Ojeda1 Jackson1Centro de Oceanología y Estudios Antárticos (IVIC)

2Centro Interamericano de Desarrollo e Investigación Ambiental y Territorial (CIDIAT)

3Escuela de Ingeniería Geológica (ULA)4Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMEH)

5Laboratorio de Física Nuclear (USB)6Laboratorio de Microbiología Acuática (USB)

[email protected]

ResumenEl agua subterránea era considerada un recurso protegido contra la contaminación; no obstante, ha sido demostrado que los acuíferos pueden ser afectados por actividades antrópicas y por procesos provocados por el cambio climático y global. La protección de los mismos es esencial para poder lograr el desarrollo sustentable de la sociedad. Bajo esa inquietud surge esta investigación con el objetivo principal de caracterizar hidrogeoquímicamente un sistema acuífero en una zona costera del estado Miranda, para evaluar su posible contaminación salina o de otra fuente, y generar información científica para la gestión y el manejo integral y sustentable de ese recurso. Este es un proyecto en desarrollo, por lo que en este artículo se presentan los avances alcanzados hasta la fecha, que incluyen resultados sobre talleres y reuniones de trabajo con las comunidades organizadas de “Oso Cotiza” y “Santa Ana Valle Seco”; además de programas de concientización sobre la importancia de este valioso recurso. Se ha conciliado la participación de expertos en aguas subterránea de diferentes instituciones venezolanas. Así mismo, se ha iniciado el inventario de los pozos de agua en la zona en estudio, por lo que se planea colectar muestras de agua tanto en periodo de lluvia como en período de sequia. Se han seleccionado diez (10) pozos y dos (2) arroyos a ser evaluados. Igualmente, son presentados resultados preliminares sobre parámetros fisicoquímicos como pH, conductividad eléctrica, temperatura, sólidos totales disueltos (SDT), alcalinidad, cloruros.

Palabras clave: Evaluación hidroquímica, sistema acuífero, cambio climatico, desarrollo sustentable

Labrador et al., 2014

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IntroducciónLas áreas costeras son, en general, lugares en donde la población se establece y desarrolla actividades de relevancia, favorecidas por su actividad productiva de manera importante. Esto es a favor de las posibilidades de comunicación por vía marítima, el aprovechamiento de los recursos naturales del mar, en especial los pesqueros, y por el clima apropiado y atractivo turístico que presentan los paisajes costeros. Esta potencialidad de desarrollo que presentan estas zonas costeras impulsan el crecimiento de ciudades y centros poblados, lo cual conlleva a la demanda de servicios y necesidades básicas, entre las que se destaca el aprovisionamiento de agua potable, donde el aprovechamiento del agua subterránea puede resultar de suma importancia.La necesidad de agua ha causado un incremento en el uso de las aguas subterráneas en aéreas sensibles como los ambientes costeros, donde los acuíferos pueden sufrir de intrusión salina, lo que en consecuencia resulta en el deterioro de su calidad. Todo esto conlleva a la necesidad de conocer los mecanismos que determinan las características de calidad de las aguas de estos acuíferos, que permita poder llevar a cabo la explotación sustentable de este recurso [Silva-Filho et al., (2009)].El territorio venezolano está irrigado con innumerables fuentes de agua que lo califican como país privilegiado en recursos hídricos. Sin embargo, el patrón de crecimiento poblacional, el proceso de urbanización, la pérdida de calidad de los cuerpos de agua, los riesgos naturales, y la deficiente gestión

y conservación del recurso, inciden en la multiplicación de los factores que contribuyen con el deterioro de estas fuentes. Para ello es necesario adoptar medidas concertadas que impulsen el principio de una gestión integrada de estos recursos, que afronte situaciones como el consumo excesivo de agua, los conflictos de uso, el deterioro de los ecosistemas acuáticos y biodiversidad conexa y la creciente amenaza de peligros naturales. De igual manera, el incremento del nivel del mar debido a los cambios climáticos, favorecen las posibilidades de contaminación marina en acuíferos costeros. Por lo tanto, se hace cada día más importante y necesaria la información sobre los impactos regionales y locales del cambio climático sobre los procesos hidrológicos [IPCC, (2001); Ranjan et al., ( 2007)].De acuerdo a las acciones pendientes en el Plan Nacional de Gestión Integral de las Aguas (2007), del Ministerio para el Poder Popular del Ambiente, una de las acciones pendientes es la elaboración de proyectos que permitan la solución de aspectos como, recuperación de cuencas degradadas y gestión del agua en zonas de especial interés ambiental, entre otros. Por la tanto, este proyecto respondería a esta necesidad del Plan Nacional de Gestión de este recurso.Este proyecto en desarrollo, iniciado muy recientemente, tiene como objetivo general caracterizar hidro-geoquímicamente el sistema acuífero de una zona costera del estado Miranda, específicamente en las comunidades de Oso Cotiza y Santa Ana Valle Seco, para generar información sobre su calidad a través del uso de diferentes herramientas


y la colaboración inter-institucional, para contribuir al mejor uso y manejo del recurso hídrico en nuestras zonas costeras.

Materiales y MétodosUbicación del área de estudioEl sistema acuífero en estudio se encuentra ubicado entre los sectores

Oso Cotiza y Santa Ana-Valle Seco, específicamente al Oeste de la localidad de Carenero, pertenecientes a la parroquia Higuerote, Municipio Brión (Figura 1). Una primera fase de este proyecto consistió en recopilar la información existente sobre aguas subterráneas en esta zona costera para contribuir a su actualización.

Figura 1. Ubicación del área de estudio

Conciliar la participación de diferentes instituciones relacionadas al recurso hídricoLa participación se ha logrado a través de conversaciones y reuniones con personal de instituciones como INAMEH, CIDIAT, ULA, USB, UCV, entre otros, con amplia experiencia en el recurso hídrico en nuestro país.Programas de concientizaciónSe llevan a cabo a través de reuniones,

talleres y mesas de trabajo con los habitantes de las comunidades, tratando temas relacionados a la importancia de las aguas subterráneas y cómo proteger este valioso recurso hídrico.Inventario de pozos de aguaSe efectuó una salida de reconocimiento del área para inventariar los pozos de agua activos en la zona de estudio, georeferenciando su posición.


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Muestreo y análisisSe están efectuando muestreos de agua en época de lluvia, sequia e intermedio de pozos y manantiales, al igual que de agua de lluvia. Para colectar agua de lluvia se está utilizando la metodología recomendada por Araguas (2006).Se determinan los niveles de los pozos y los parámetros fisicoquímicos in situ, pH, oxigeno disuelto, conductividad eléctrica, salinidad y temperatura con el uso de una sonda multiparamétrica YSI Modelo 600XL.Se determinan valores de cloruros, alcalinidad (Gran, 1952) e iones mayoritarios, por métodos analíticos standards (Standard Methods, 1995).Se determinan los valores de elementos metálicos mayoritarios y trazas a través de Fluorescencia de Rayos X por Reflexión Total (TXRF), S2 PICOFOX de Bruker AXS, en el Laboratorio de Física Nuclear de la USB.3.5.5. Se llevan a cabo análisis de los isótopos estables oxigeno (18O) y deuterio (2H) a través de Espectrometría Laser para Aguas, Modelo DLT-100, en el CIDIAT.Se efectúan análisis de Radón (222Rn) a través de Contador de Centelleo Liquido Packard Tri-Carb, en la Unidad de Tecnología Nuclear del IVIC.3.5.7. Se hacen análisis microbiológicos para determinar coliformes totales a través de la metodología del Numero Más Probable (NMP) en el Laboratorio de Microbiología Acuática de la USB.

Resultados y DiscusiónResultados preliminaresConsiderando que este es un proyecto en desarrollo se presenta a continuación

los resultados más relevantes obtenidos hasta la fecha.Se concilió la participación en este estudio de expertos en aguas subterráneas de nuestro país, Dr. Herve Jegat, del CIDIAT, quien ha participado en algunas salidas de campo y en todo momento está brindando asesoría técnica. De igual manera, están colaborando en este proyecto, personal de la Oficina de Aguas Subterráneas del INAMEH, destacando el MSc. Fernando Decarli, MSc. Manuel Figuera, MSc. Shirley Fernández y Germán Zerpa, quienes están participando en muestreos y colección de información sobre los pozos de agua y han llevado a cabo un primer Sondeo Eléctrico Vertical en la zona de estudio. También se concilio la participación de la Profesora Ricardina Díaz, quien también está colaborando en el desarrollo de este proyecto y ha participado en actividades de campo. De igual manera, el Dr. Haydn Barros de la USB también está colaborando en este proyecto brindando asesoría técnica y apoyo en análisis, al igual que el personal del Instituto de Ciencias de la Tierra de la UCV. Se ha iniciado con éxito la campaña de concientización dirigida a los pobladores de las comunidades costeras de Higuerote, quienes usan el recurso hídrico subterráneo. En todo momento estas comunidades han sido muy receptivas y han colaborado en el desarrollo de este proyecto, así mismo muy interesadas en adquirir conocimientos relacionados a las aguas subterráneas.Se efectuó el reconocimiento del área e inventario de los pozos y manantiales en la zona de estudio, los cuales se


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Se efectuaron muestreos preliminares y dichas muestras de agua están siendo analizadas actualmente en los laboratorios específicos. Los resultados que se generen se compararan con los valores máximos permisibles del Decreto 883 (1995) sobre la clasificación y control de la calidad de los cuerpos de agua. Resultados preliminares de parámetros fisicoquímicos se presentan en la Figura 2. Estos resultados parecen indicar que existe una variación espacial en parámetros como conductividad, sólidos totales disueltos y cloruros, indicado especialmente por las concentraciones elevadas observadas en el sitio OCP11, el cual es un sector utilizado para agricultura y cría de animales. La integración del resto de la información que se obtenga de los análisis químicos y biológicos permitirá discutir mejor estos resultados.

Sitios de Muestreo

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Figura 2. Parámetros Fisicoquímicos en los diferentes sitios de muestreo

ConclusionesLos resultados preliminares obtenidos hasta ahora parecen evidenciar la existencia de variación temporal en algunas de estas variables, lo que apunta a la necesidad de integrar la información del resto de los análisis para llegar a conclusiones definitivas en este sentido. Sin embargo, en otros aspectos se puede concluir que a través del establecimiento de la alianza estratégica interinstitucional, se han podido aunar esfuerzos en la ejecución exitosa de este proyecto y contribuir a la generación de redes de investigación y construcción de capacidades en temas relacionados a las aguas subterráneas. A través de los programas de concientización, talleres y mesas de trabajo las comunidades organizadas manejan información importante relacionada al recurso hídrico y sobretodo como pueden contribuir a mantener la calidad de ese recurso.

AgradecimientoA todo el personal del Centro de Oceanología y Estudios Antárticos del IVIC.Al personal del Instituto de Ciencias de la Tierra de la UCV.A Bárbara Ordoñez de la Fundación Ecológica Brión, ECOBRION.A Manuel Figuera y Shirley Fernández del INAMEH.Al personal del CIDIAT.A los pobladores de las comunidades de Oso Cotiza y Santa Ana Valle Seco, Higuerote, estado Miranda.En memoria del Profesor Armando Ramírez. Al FONACIT por el financiamiento de este proyecto

Referencias BibliográficasAraguas, L. (2006). The Global Network of Isotopes in Precipitation (GNIP). IAEA, Section of Isotope Hydrology, Water Resources Program, In : Meeting


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HIDROQUÍMICA Y GEOTERMOMETRÍA DE LAS AGUAS TERMALES DEL MUNICIPIO BENÍTEZ DEL

ESTADO SUCRE, VENEZUELA

Benítez José, Vallejo Aníbal, López Mariceli, Mostue MajDepartamento de Química. Escuela de Ciencias. UDO

[email protected]

ResumenLas aguas termales constituyen un recurso que, además de incrementar el turismo, es utilizado para la producción de energía eléctrica. Se evaluaron 20 fuentes de aguas termales del municipio Benítez, para conocer su hidroquímica y estimar la temperatura de los reservorios, mediante el uso de geotermómetros, que emplean la composición química del agua que emerge. En las fuentes seleccionadas, se realizaron mediciones “in situ” y se tomaron muestras de agua en el punto de emergencia para su posterior análisis químico. Las temperaturas de las aguas estuvieron comprendidas entre 29,5 y 92,7ºC, considerándose que, en la zona se encuentran fuentes con características hipotermales, mesotermales y hipertermales. Los valores de pH oscilaron desde ácido (2,0) hasta la neutralidad (6,8), con valores de conductividad (785 - 14455 μS/cm) y de sólidos totales disueltos (0,29 - 2,65 g/l), que las identifican como aguas con una apreciable mineralización. Entre los iones mayoritarios predomina la presencia de Na+ (hasta 866 mg/l) y Cl- (hasta 1602 mg/l). La secuencia predominante entre los cationes fue Na+>K+>Ca2+>Mg2+ y entre los aniones fue Cl->SO4

2->HCO3-. Los iones minoritarios, en su mayoría,

están por debajo de 1 mg/l. Por su parte, la presencia de los isótopos estables oxigeno-18 (18O) y deuterio (2H), muestran que son aguas debidas a evaporación. Las temperaturas estimadas, con diferentes geotermómetros Na/K, oscilaron entre 197 y 937°C. Las aguas estudiadas potencialmente pueden ser usadas como fuentes de energía eléctrica, además de fines recreativos y de esparcimiento que promuevan el desarrollo económico y social de los sectores donde emergen.

Palabras clave: aguas termales, hidroquímica, geotermometría, municipio Benítez.


HIDROQUÍMICA Y GEOTERMOMETRÍA DE LAS AGUAS TERMALES DEL MUNICIPIO BENÍTEZ DEL

ESTADO SUCRE, VENEZUELA

Benítez José, Vallejo Aníbal, López Mariceli, Mostue MajDepartamento de Química. Escuela de Ciencias. UDO

[email protected]

ResumenLas aguas termales constituyen un recurso que, además de incrementar el turismo, es utilizado para la producción de energía eléctrica. Se evaluaron 20 fuentes de aguas termales del municipio Benítez, para conocer su hidroquímica y estimar la temperatura de los reservorios, mediante el uso de geotermómetros, que emplean la composición química del agua que emerge. En las fuentes seleccionadas, se realizaron mediciones “in situ” y se tomaron muestras de agua en el punto de emergencia para su posterior análisis químico. Las temperaturas de las aguas estuvieron comprendidas entre 29,5 y 92,7ºC, considerándose que, en la zona se encuentran fuentes con características hipotermales, mesotermales y hipertermales. Los valores de pH oscilaron desde ácido (2,0) hasta la neutralidad (6,8), con valores de conductividad (785 - 14455 μS/cm) y de sólidos totales disueltos (0,29 - 2,65 g/l), que las identifican como aguas con una apreciable mineralización. Entre los iones mayoritarios predomina la presencia de Na+ (hasta 866 mg/l) y Cl- (hasta 1602 mg/l). La secuencia predominante entre los cationes fue Na+>K+>Ca2+>Mg2+ y entre los aniones fue Cl->SO4

2->HCO3-. Los iones minoritarios, en su mayoría,

están por debajo de 1 mg/l. Por su parte, la presencia de los isótopos estables oxigeno-18 (18O) y deuterio (2H), muestran que son aguas debidas a evaporación. Las temperaturas estimadas, con diferentes geotermómetros Na/K, oscilaron entre 197 y 937°C. Las aguas estudiadas potencialmente pueden ser usadas como fuentes de energía eléctrica, además de fines recreativos y de esparcimiento que promuevan el desarrollo económico y social de los sectores donde emergen.

Palabras clave: aguas termales, hidroquímica, geotermometría, municipio Benítez.

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IntroducciónEl agua que se escurre por la superficie de la tierra (producto de lluvia, de deshielo, de cursos de agua, entre otros) se infiltra en el terreno y, a través de grietas y fracturas puede alcanzar profundidades de varios cientos o hasta miles de metros. Si este hecho ocurre en una zona donde el gradiente geotérmico es suficientemente anómalo, como para que el agua del acuífero alcance una temperatura adecuadamente alta, estamos en presencia de una manifestación hidrotermal (Mook, 2002). La calidad del agua que emerge de estas manifestaciones se modifica a medida que se mueve por las capas de los suelos y rocas donde fluye. Poco a poco, el agua lixivia o disuelve las formaciones rocosas que atraviesa y adquiere minerales y sustancias químicas que alteran su calidad (Price, 2003). Al mismo tiempo, el agua isotópicamente ligera pasa a la fase vapor de un modo preferencial durante la evaporación. Ello se debe, principalmente, a la menor presión de vapor de aquéllas moléculas más pesadas (Arnórsson, 2000).En el municipio Benítez, ubicado al sureste del estado Sucre, existen muchas localidades con manifestaciones hidrotermales superficiales con índices variables de temperatura e igualmente, una gran riqueza en sales y minerales disueltos. La mayoría de éstas, se encuentran ubicadas en áreas remotas en la parte noroeste de El Pilar, capital del municipio (Urbani, 1991). Díaz (1971) midió en dos fuentes de aguas termales de las Minas de Azufre de El Pilar, temperaturas de 93,5 y 34,5ºC, respectivamente. Urbani (1985) señaló

que en la zona de El Pilar se han medido temperaturas de hasta 100ºC. D´Amore et al., (1994 ) midieron en el área geotérmica de El Pilar-Casanay temperaturas entre 24 y 100°C. Por su parte, Benítez (2007 ) midió en la zona de Aguas Calientes temperaturas entre 51,5 y 95ºC, respectivamente. Algunos de estos sistemas hidrotermales son utilizados desde el punto de vista turístico y terapéutico. No obstante, la estimación de las temperaturas de fondo, constituye una tarea geoquímica fundamental que ayuda a estimar el potencial geoenergético disponible y la factibilidad de explotar sus recursos para la generación de energía eléctrica. Esta estimación de temperaturas se realiza mediante el uso de geotermómetros que emplean la composición química o isotópica de los fluidos que emergen en manantiales hidrotermales de acuerdo a lo descrito por Arnórsson et al., (2006) quienes realizaron dichas estimaciones. Los geotermómetros de Na/K proporcionan temperaturas más confiables y consistentes en estudios de exploración y explotación [Verma et al., (2006)]. De hecho, este comportamiento estable del geotermómetro ha motivado que sus ecuaciones sean, hoy en día, las más usadas en la industria geotérmica mundial [Díaz et al., (2008)]. D´Amore et al., (1994) estimaron la temperatura de reservorio de 13 sistemas hidrotermales en el área geotérmica de El Pilar-Casanay, utilizando geotermómetros de Na/K, obteniendo valores entre 59 y 364°C.Por otra parte, la composición química del agua, junto con la abundancia de los isótopos estables del agua, deuterio


(2H) y oxígeno-18 (18O) proporcionan valiosa información sobre el origen y, los procesos hidrológicos y geoquímicos característicos de los sistemas geotérmicos (Plata, 2000). En esta investigación se evaluará la composición química del agua que emerge de 20 manifestaciones hidrotermales, para determinar el tipo de aguas y estimar las temperaturas de los reservorios mediante el uso de geotermómetros químicos de Na/K. Igualmente, para tener una idea del origen de las aguas, se midieron las

relaciones isotópicas de los isótopos naturales estables oxigeno-18 y deuterio.

Materiales y MétodosÁrea de estudio y posición geográficaLas zonas en estudio se muestran en la Figura 1 (Aguas Calientes, Buena Esperanza, Las Minas, Los Chirriaderos). Para el registro de la localización geográfica de estas zonas se utilizó un sistema de posicionamiento global (GPS) marca Magellan modelo Explorist 100.

Figura 1. Zonas en estudio

Parámetros fisicoquímicos Conductividad, Sólidos Totales Disueltos (STD) y TemperaturaSe midieron utilizando un conductímetro digital de campo, marca HACH Sension 5. Este equipo tiene un dispositivo para medir temperatura con una precisión de ± 0,1 ºC. pHSe midió empleando un multímetro

portátil marca WTW modelo Multi350i con una apreciación de ±0,01 unidades de pH. Posteriormente, se midió en el laboratorio con un pHmetro marca Denver Instrument, modelo Ultra Basic marca Denver Instrument, con una apreciación de ± 0,01 unidades de pH.Toma de la muestraSe realizó en el sitio de emergencia de cada una de las fuentes termales,

Benítez et al., 2014

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en envases de polietileno, curados previamente con la misma agua. Luego, se mantuvieron a una temperatura de aproximadamente 4ºC, hasta su procesamiento analítico.Análisis en el laboratorioDeterminación de cloruro (Cl-) mediante el método de MohrLa muestra, a un pH neutro o ligeramente alcalino, se tituló con nitrato de plata (AgNO3), usando como indicador cromato de potasio (K2CrO4). Este método se fundamenta en las Ecuaciones 1 y 2.NaCl + AgNO3 ® AgCl ¯ + NaNO3K2CrO4 + 2AgNO3 ® Ag2CrO4¯ + 2KNO3

Determinación de carbonato (CO32-) y

bicarbonato (HCO3-) por titulación

Se determinó por titulación de la muestra con una solución valorada de HCl, mediante dos puntos sucesivos de equivalencia, indicados por medio del cambio de color de dos indicadores adecuados, según las Ecuaciones 3 y 4.H+ + CO3

2- → HCO3- (Fenolftaleína)

H+ + HCO3- → H2CO3 (Naranja de

metilo)

Determinación de sulfato (SO42-) por

turbidimetríaEl ión sulfato se precipitó en medio ácido con cloruro de bario (Ecuación 5) de modo que se formaron cristales de Sulfato de Bario (BaSO4) de tamaño uniforme. Se midió la absorbancia luminosa de la suspensión de BaSO4 con un espectrofotocolorímetro a 420 nm, y se determinó la concentración de SO4

2- por comparación de la lectura con una curva de calibración.

SO42- + Ba2+ ® BaSO4¯

Determinación de metales por espectrofotometríaPara realizar el análisis de metales se utilizó un espectrofotómetro de absorción atómica, marca Perkin Elmer, modelo 3100 y un fotómetro de llama, marca Eppendorf. Se elaboraron patrones a distintas concentraciones de cada uno de los metales a analizar, con los cuales se trazaron curvas de calibración a las longitudes de onda correspondientes.

Determinación de los isótopos estables deuterio (2H) y oxígeno-18 (18O)Se utilizó un espectrómetro laser modelo DLT-100. El espectrómetro láser, se calibra automáticamente con los estándares del V-SMOW, proporcionados por la Organización Internacional de Energía Atómica (OIEA).

Cálculo de los geotermómetros químicos de Na y KEl cálculo se realizó empleando las ecuaciones mostradas a continuación:


(I) (Truesdell, 1976) (II) (Tonani, 1980)

(III) ( Fournier, 1981)(IV) (Arnorsson, 1983) (25-250°C)

(V) (Arnorsson, 1983) (250-350°C) (VI) (Nieva y Nieva, 1987)

(VII) (Giggenbach, 1988) (VIII) (Díaz, 2008a)

(IX) (Díaz, 2008b) (X) (Díaz, 2008c)

Resultados y DiscusiónEn la Figura 2a se observa que las temperaturas de las aguas estuvieron comprendidas entre 29,5 (Fuente 11) y 92,7ºC (Fuente 15), considerándose que, en la zona se encuentran fuentes con características hipotermales (<35°C), mesotermales (35-37ºC) y hipertermales (>37°C). Además, los valores de pH oscilaron desde ácido (2,0) hasta la neutralidad (6,8). Las altas temperaturas de las aguas hacen presumir que tienen una vía rápida para ascender a la superficie. Sin embargo, en el ascenso la temperatura puede disminuir por interacciones con acuíferos subterráneos cercanos a la superficie, o que la geología del terreno obligue al agua subterránea a hacer recorridos muy prolongados

desde el acuífero antes de emerger. Por otro lado, la Figura 2b muestra que los valores de conductividad (785-14455 μS/cm) y de sólidos totales disueltos (0,29-2,65 g/l), las identifican como aguas con una apreciable mineralización y un alto contenidos de sales disueltas.


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Figura 2. Parámetros fisicoquímicos de las fuentes de aguas termales. 1-2: Aguas Calientes 3-6: Buena Esperanza 7-12: Las Minas 13-20: Los chirriaderos

(a) (b)

En la Figura 3a se observa que entre los cationes mayoritarios predomina la presencia de Na+ (hasta 866 mg/l, Fuente 11), seguido por K+, Ca2+ y Mg2+. Por otra parte, en la Figura 3b se observa que entre los aniones mayoritarios predomina la presencia de Cl- (hasta 1602 mg/l, Fuente 2), seguido por SO4

2- y HCO3

-. La secuencia predominante entre

los cationes fue Na+>K+>Ca2+>Mg2+ y entre los aniones fue Cl->SO4

2->HCO3-.

El alto contenido de estas especies mayoritarias, puede ser debido a que las aguas que emergen desde su origen, con temperaturas muy altas, multiplican su poder de disolución y disociación de sales y minerales.

Figura 3. Concentración de iones mayoritarios en las fuentes de aguas termales. -2: Aguas Calientes 3-6: Buena Esperanza 7-12: Las Minas 13-20: Los chirriaderos


Figura 4. Diagrama de PiperMediante el diagrama de Piper (Figura 4) se determinaron las familias de las aguas que predominan en el área de estudio, de acuerdo con el contenido iónico de los iones mayoritarios. Por consiguiente, la clasificación predominante de las aguas termales estudiadas es clorurada - sódica, por lo tanto, corresponden a un régimen profundo muy cercano a la

fuente de calor.En la Figura 5 se observa que la concentración de iones minoritarios y trazas, en su mayoría, están por debajo de 1 mg/l, lo que puede estar indicando el origen natural de estas especies.

Figura 5.Concentración de iones minoritarios y trazas en las fuentes de aguas termales. 1-2: Aguas Calientes 3-6: Buena Esperanza 7-12: Las Minas 13-20: Los chirriaderos


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Figura 6. Relación isotópica 18O y 2HEn la Figura 6 se observa que la Línea Meteórica Local (LML) presenta una pendiente menor con respecto a la Línea Meteórica Mundial de las Precipitaciones (LMMP), y esto hace que la variación de las aguas se incline hacia variaciones

debidas al proceso de evaporación. La evaporación favorece la presencia de isotopos pesados, que prevalecen en el acuífero y pueden provenir de lluvias recientes o de cualquier fenómeno atmosférico natural.

Figura 7. Temperaturas estimadas de los reservorios empleando geotermómetros Na/K


En la Figura 7 se observa que las temperaturas estimadas con diferentes geotermómetros de Na/K (proveen temperaturas más confiables y consistentes), oscilaron entre 197°C (Fuente 11) y 937°C (Fuente 19). Además, en la gran mayoría de las fuentes se estiman temperaturas por encima de los 300°C. Esto indica, que el área de estudio puede ser prometedora para la recuperación de los recursos geotérmicos, para la producción de electricidad, para procesos de secado en actividades agrícolas, fines turísticos y medicinales, entre otras actividades donde se necesite una fuente de calor.

ConclusionesEl municipio Benítez presenta un gran número de fuentes de aguas termales superficiales con un índice variable de temperatura e igualmente una gran riqueza en sales y minerales disueltos. Son clasificadas como cloruradas sódicas. La presencia de los isótopos estables oxigeno-18 (18O) y deuterio (2H), muestran que son aguas debidas a evaporación. Las aguas estudiadas potencialmente pueden ser usadas como fuentes de energía eléctrica, además de fines recreativos y de esparcimiento que promuevan el desarrollo económico y social de los sectores donde emergen.

AgradecimientoAl Departamento de Química de la Universidad de Oriente–Núcleo de Sucre y al Centro Interamericano de Desarrollo e Investigación Ambiental y Territorial (CIDIAT).

Referencias BibliográficasArnórsson, S. (2000). Isotopic and chemical techniques in geothermal exploration, development and use. IAEA.Arnórsson, S.; Bjarnason, J.Ö.; Giroud, N.; Gunnarsson, I.; Stefánsson, A. (2006). Sampling and analysis of geothermal fluids: Geofluids. 6(3): 203-216.Benítez, J. (2007). Análisis fisicoquímico de algunas fuentes de aguas termales de las zonas de El Pilar y Tunapuy del estado Sucre Trabajo para ascender a la categoría de Profesor Asistente. Departamento de Química. Universidad de Oriente, Cumaná.D´Amore, F.; Gianelli, G.; Corazza, E. (1994). The geothermal area of El Pilar-Casanay, state Sucre, Venezuela. Geochemical exploration and model. Geothermics. 23(3): 283-304.Díaz, O. (1971). Análisis químico y físico de las aguas termales del estado Sucre. Trabajo de Ascenso, Departamento de Química, Universidad de Oriente, Cumaná, Venezuela. 100 p.Díaz-González, L.; Santoyo, E.; Reyes-Reyes, J. (2008). Tres nuevos geotermómetros mejorados de Na/K usando herramientas computacionales y geoquimiométricas: aplicación a la predicción de temperaturas de sistemas geotérmicos. Revista Mexicana de Ciencias Geológicas. 25(3): 465-482.Mook, W. (2002). Isótopos ambientales en el ciclo hidrológico, principios y aplicaciones. Instituto Geológico y Minero de España. Serie: Guías y manuales Nº 1. Madrid, España. 558 pp. Plata, A. (2000). Hidrología isotópica e hidroquímica del acuífero cuaternario


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de la Vega de Granada. Ingeniería Civil. CEDEX. Centro de Estudios de Técnicas Aplicadas. Nº 120.Price, M. (2003). Agua subterránea. Editorial Limusa. Primera Edición. México. 330 p.Urbani, F. (1985). Evaluación preliminar de los recursos geotérmicos del estado Sucre. Memorias VI Congreso Geológico Venezolano. Tomo VII. Departamento de Geología, Universidad Central de Venezuela. Caracas. Ediciones del

C.D.I.G.N. 4319-4359. Urbani, F. (1991). Geotermia en Venezuela. Ed. GEOS. UCV, Caracas. 31: 1-347.Verma, S. P.; Pandarinath, K.; Santoyo, E.; González-Partida, E.; Torres-Alvarado, I.S.; Tello-Hinojosa, E.; (2006). Fluid chemistry and temperature prior to exploitation at the Las Tres Vírgenes geotermal field, Mexico. Geothermics. 35(2):156-180.

LÍNEA DE TIEMPO DE PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICOS DEL AGUA DEL RÍO TURBIO PARA LA GESTIÓN MEDIANTE EL MODELO ARCAL-RLA

010Glexi Adan 1,3, Lué M. Marcó Parra2, Magdiel Guédez1, Andreína

Colmenarez1, Asuaje Juana2, Gosmyr G. Torres2,Yngrid Segura2 Jesús Rojas2, Ronaldo Durán2

1 Universidad Politécnica Territorial del estado Lara Andrés Eloy Blanco2Decanato de Agronomía, Departamento de Química y Suelos (UCLA)

3 Universidad de Carabobo. Doctorante en Ingeniería Área [email protected]

ResumenEl estudio de la problemática ambiental que presenta el Río Turbio ha sido abordado a lo largo de los años por distintos investigadores, por constituir un acuífero importante en la región en la cual se encuentra. Según registros de datos históricos recabados y de estudios propios, se observa que las condiciones y características de dicho acuífero manifiestan deterioro por la intervención del hombre. El propósito de establecer la línea de tiempo de parámetros fisicoquímicos de calidad del agua del Río Turbio, permite comparar y validar información de la calidad de agua con fines de establecer la gestión de las cuencas basada en los lineamientos del Proyecto ARCAL-RLA 010, referido a la mejora de masas de aguas superficiales contaminadas con metales. El diseño del estudio, de tipo descriptivo, se estructuró en las siguientes etapas: (a) muestreo; (b) análisis de parámetros físico-químicos; (c) comparación de los resultados. El muestreo y análisis se realizaron considerando los procedimientos establecidos en el Manual de Protocolos Armonizados y Evaluados ARCAL y Normas Covenin 2079:2002. Las estaciones de muestreo seleccionadas fueron: (a) Buena Vista; (b) Quebrada 171; (c) Puente Las Damas; (d) Río Claro; (e) Guardagallo; (e) Matadero: y (f) Santa Rosa. La comparación de los resultados se realizó con los estándares de calidad de los valores máximos permisibles que establece la normativa ambiental, con datos históricos y con los obtenidos bajo el modelo ARCAL-RLA010; algunos parámetros presentan variaciones relacionadas con la exposición a fuentes difusas y sus niveles aumentan a medida que el cuerpo de agua atraviesa la ciudad de Barquisimeto. Se observa el aumento de los niveles de algunos de ellos en función del tiempo. Para los metales se observa una disminución de los niveles en el tiempo y variaciones puntuales entre estaciones. La turbidez en todos los casos sobrepasa los valores máximos permisibles. La mayoría de los parámetros se encuentran dentro de los límites permisibles. Palabras clave: parámetros fisicoquímicos, Río Turbio, Proyecto ARCAL-RLA 010.



LÍNEA DE TIEMPO DE PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICOS DEL AGUA DEL RÍO TURBIO PARA LA GESTIÓN MEDIANTE EL MODELO ARCAL-RLA

010Glexi Adan 1,3, Lué M. Marcó Parra2, Magdiel Guédez1, Andreína

Colmenarez1, Asuaje Juana2, Gosmyr G. Torres2,Yngrid Segura2 Jesús Rojas2, Ronaldo Durán2

1 Universidad Politécnica Territorial del estado Lara Andrés Eloy Blanco2Decanato de Agronomía, Departamento de Química y Suelos (UCLA)

3 Universidad de Carabobo. Doctorante en Ingeniería Área [email protected]

ResumenEl estudio de la problemática ambiental que presenta el Río Turbio ha sido abordado a lo largo de los años por distintos investigadores, por constituir un acuífero importante en la región en la cual se encuentra. Según registros de datos históricos recabados y de estudios propios, se observa que las condiciones y características de dicho acuífero manifiestan deterioro por la intervención del hombre. El propósito de establecer la línea de tiempo de parámetros fisicoquímicos de calidad del agua del Río Turbio, permite comparar y validar información de la calidad de agua con fines de establecer la gestión de las cuencas basada en los lineamientos del Proyecto ARCAL-RLA 010, referido a la mejora de masas de aguas superficiales contaminadas con metales. El diseño del estudio, de tipo descriptivo, se estructuró en las siguientes etapas: (a) muestreo; (b) análisis de parámetros físico-químicos; (c) comparación de los resultados. El muestreo y análisis se realizaron considerando los procedimientos establecidos en el Manual de Protocolos Armonizados y Evaluados ARCAL y Normas Covenin 2079:2002. Las estaciones de muestreo seleccionadas fueron: (a) Buena Vista; (b) Quebrada 171; (c) Puente Las Damas; (d) Río Claro; (e) Guardagallo; (e) Matadero: y (f) Santa Rosa. La comparación de los resultados se realizó con los estándares de calidad de los valores máximos permisibles que establece la normativa ambiental, con datos históricos y con los obtenidos bajo el modelo ARCAL-RLA010; algunos parámetros presentan variaciones relacionadas con la exposición a fuentes difusas y sus niveles aumentan a medida que el cuerpo de agua atraviesa la ciudad de Barquisimeto. Se observa el aumento de los niveles de algunos de ellos en función del tiempo. Para los metales se observa una disminución de los niveles en el tiempo y variaciones puntuales entre estaciones. La turbidez en todos los casos sobrepasa los valores máximos permisibles. La mayoría de los parámetros se encuentran dentro de los límites permisibles. Palabras clave: parámetros fisicoquímicos, Río Turbio, Proyecto ARCAL-RLA 010.


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Introducción La declaración del acceso al agua segura, como derecho humano, establecido por las Naciones Unidas orienta la universalidad de ésta y su importancia para la calidad de vida del ser humano (ONU, 2010). En este sentido, la relevancia de promover su conservación y preservación es vital ante el auge y el incremento de la problemática sobre el mal uso, manejo y contaminación del recurso agua; además de la falta de gestión administrativa de ella.Considerando el agua como un bien universal e indispensable para el desarrollo de la vida; se ha establecido, desde el campo legal, la protección y gestión ambiental de este recurso vital a través de convenios, tratados, leyes tantos nacionales como internacionales [Decreto 883, (1995); OMS, (2006); Avila et al., (2011)].En Venezuela, la legislación ambiental aborda diferentes aspectos hacia la protección y administración de este recurso sea de manera directa o indirecta. Existiendo dentro de la jerarquía legal la constitución, leyes (orgánicas, especiales y ordinarias) y decretos, reglamentos y normas técnicas. Entre el amplio repertorio de normativas que se relacionan con el ambiente, y específicamente el agua, se encuentran: (a) Constitución de la República Bolivariana de Venezuela (2000); (b) Ley Orgánica del Ambiente (2006); (c) Ley Penal del Ambiente (2012); (d) Ley de Aguas (2007); e) Decreto 883 (1995) referido a las Normas para la Clasificación y el Control de la Calidad de los Cuerpos de Agua y Vertidos

o Afluentes Líquidos; (f) Normas Covenin 2079:2002 (que contemplan técnicas de muestreo de aguas naturales, industriales y residuales, entre otras), (FONDONORMA, 2002).Es importante y pertinente destacar, que en la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela se evidencia el carácter ambientalista mediante los principios insertos en ella: (a) concepción del ambiente como bien jurídico; (b) enfoque y transversalidad axiológica del ambiente; (c) conservación y daño ambiental permisible; (d) derecho a un ambiente sano y ecológicamente equilibrado; (e) desarrollo sustentable; (f) ambiente como objeto de integración latinoamericana y caribeña; entre otros (Mendoza, 2010).Este último principio constitucional señalado, de la integración latinoamericana y caribeña, se tipifica específicamente en el artículo 153 de la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela (2000), donde impulsa la promoción e integración de defensas de intereses, entre ellas la del ambiente.Es de señalar, que siendo América Latina y el Caribe una región donde se concentra la tercera parte de los recursos hídricos renovables, satisface la demanda de consumo de agua para la población de dicha región, constituyéndose ésta el 9% de la población mundial. De acá, la importancia y relevancia en atención de la disponibilidad del agua como su calidad [Alberro et al., (2011)].Con este argumento, Ávila, et al., (2011) puntualizan que el reto de los países de la región Latinoamericana y el Caribe es enfrentar el desafío de gestionar adecuadamente este recurso.


En aras de contribuir con a la mejora de gestión de los recursos hídricos, en la región de América Latina y el Caribe, la Agencia Internacional de Energía Atómica -con las recomendaciones de la Organización Panamericana de la Salud y Organización Mundial de la salud (OMS/OPS) desarrolló el Proyecto ARCAL RLA-010 titulado “Mejora de la gestión de las masas de agua que están contaminadas por metales” cuyo propósito se orientó en la armonización de protocolos de muestreo, análisis de agua y sedimentos, y capacitación de evaluación de la calidad del agua [Alberro et al., (2011)].En términos de la calidad de agua, Garbagnati et al., (2003) plantean que se basa en la comparación de indicadores o parámetros comunes con relación a los requerimientos de uso del agua; además de la consideración de estudio de la tendencia en la evolución de la calidad de ella con fines de planificar una gestión sostenible. Aunado a esto, la importancia del monitoreo de aguas superficiales o subterráneas con el establecimiento de línea base o de referencia de los parámetros de calidad de agua, conlleva a establecer la información sobre los proceso ambientales inherentes necesarias para desarrollar y estructurar un plan de gestión adecuada. Con este enfoque, se desarrolló la línea de tiempo de parámetros fisicoquímicos del agua del Río Turbio para la gestión mediante el modelo ARCAL-RLA 010, evaluando de acuerdo a la armonización los parámetros fisicoquímicos según los protocolos y lineamientos establecidos para ello; comparando con los datos

históricos y los valores establecidos en la normativa que determina la calidad del agua en el país, el Decreto 883 (1995) y los valores exigidos por la Organización Mundial de la Salud (OMS, 2006).

Materiales y MétodosLa secuencia metodológica en este estudio se constituyó en tres etapas: (a) muestreo, (b) análisis fisicoquímico y (c) comparación de los resultados.

MuestreoSiguiendo los lineamientos del Manual de Protocolos armonizados y evaluados para la toma de muestra y el análisis de agua y sedimentos para la Región de Latinoamérica y del Caribe del Proyecto ARCAL RLA-010 [Alberro et al., (2011)], se planificó y ejecutó el programa de muestreo del Río Turbio. Tomándose de igual manera en consideración las Normas Covenin 2079:2002 (FONDONORMA, 2002). Entre los aspectos previos señalados en dicho Manual, se seleccionaron los siguientes puntos de muestreos atendiendo a los factores y condiciones geográficas e históricas de estudios del Río Turbio: (a) Buena Vista, (b) Titicare, (c) Puente Macuto, (d) Puente Las Damas, (e) Río Claro, (f) Santa Rosa, (g) Guardagallo y (h) Matadero. El tipo de muestreo fue simple y sistemático, captándose muestra en los nodos establecidos siguiendo el curso del cuerpo de agua en las subcuencas alta, media y baja. Análisis físico-químicoLa selección de los parámetros medidos corresponde al consenso de

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armonización del Proyecto ARCAL de éstos como indicadores de la calidad del cuerpo de agua y a los parámetros establecidos en el Decreto 883 (1995). En ese sentido, los parámetros medidos en el sitio corresponden con: pH, conductividad, cloruros, dióxido de carbono, temperatura, sólidos totales disueltos, conductividad y oxígeno disuelto. En cuanto a los parámetros determinados en el laboratorio fueron: turbidez, dureza total, dureza cálcica, alcalinidad, Nitrógeno amoniacal, nitrito+nitratos y fósforo, además de los elementos titanio, cromo, manganeso, hierro, cobre, zinc, cobre, arsénico, mercurio y plomo. Dichos análisis fueron realizados en la Unidad de Análisis Instrumental de la Universidad Centroccidental “Lisandro Alvarado”, tomando en consideración los procedimientos establecidos en el manual de análisis de agua para los parámetros no armonizados ¨[Eaton et al, (1995)] y el Manual Protocolos Armonizado ARCAL, utilizando los equipos y materiales correspondientes, [Alberro et al., (2011)].

Resultados y DiscusiónComparación de ResultadosLa comparación de resultados fue realizada sobre la base de los datos obtenidos de la medición de parámetros, con los valores límites referidos por la normativa legal; en este caso el Decreto 883 (1995), el cual establece las Normas para la Clasificación y el Control de la Calidad de los Cuerpos de Agua y Vertidos o Efluentes Líquidos y la Organización Mundial de la Salud (2006). Adicionalmente, se comparó con datos históricos obtenidos en los años 1985, 1987 y 1997 [Colina, (1985); Andara A, (1987); Andara M., (1987), Salazar A, (1997); Salazar A. (2007)] y en otros estudios bajo el modelo seleccionado, entre ellos el de Chirinos (2010) y Adán (2010) y el estudio actualmente realizado.

A continuación se presentan, en las Tablas 1 y 2, los datos obtenidos en la medición de los parámetros fisicoquímicos del agua del Río Turbio.

Tabla 1. Línea de tiempo de análisis de parámetros fisicoquímicos del agua del Río Turbio

CHIRINOS2010 Sequía

ADAN2010Lluvia

ADAN 2012Lluvia


ADAN2010Lluvia

ADAN2012Lluvia L.P.*

PARAMETRO BUENA VISTA PUENTE MACUTO

Sólidos Totales Disueltos (mg/L SDT)

341,7 ± 5,8 262,50 ± 9,57

445,33 ± 10,066 321±9 - 606 ±

31,112 1500


Alcalinidad (mg/L CaCO3)

86 ± 2 57,78 ± 5,36

69,6 ± 1,77 - - 73,88 ±

3,18 N.R.

Conductividad (µmho/cm) 682±12 492,5 ±

27,54 890±20 - - 443,33 ± 11,55 N.R.

Dureza Total (mg/L CaCO3)

410,7 ± 12,2

282,67 ± 2,31

284,89 ± 11,09 - - 279,56

± 5,81 500

Dureza Cálcica (mg/L CaCO3)

357,3 ± 16,2 260 ± 0 232,22 ±

45,78 - - 236,0 ± 45,72 N.R.

Cloruros (mg/L ) 15 ± 0,0 60 ± 0,0 12 ± 4,10 - - 15 ± 0 600

N Amoniacal (mg/L) 0,06 ± 0,04 0,74 ±

0,11 < 0,1 - - < 0,1 N.R.

Nitritos (mg/L) 0,03 ± 0,01 0,03 ± 0,0 <0,01 - - <0,01 N.R.

Nitritos + Nitratos (mg/L)

0,64 ± 0,01 1,46 ± 0,63

2,93 ± 1,64 - - 1,56 ±

0,46 10

pH 7,27 ± 0,24 6,99 ± 0,0

8,1 ± 0,22 - - 8 ± 0,0 6 -

8,5

CO2 (mg/L) 21,67 ± 2,9 43,75 ± 11,09 <5 - - <5 N.R.

Fósforo (mg/L) <L.D. 0,58 ±

1,34 <LD - - <LD N.R.

Turbidez (UNT) NM 576,18 ±

29,2158,99 ± 2,40 - - 336,1 ±

14,52 <25

Temperatura (°C) 24 ± 0 23 ± 0 24 ± 0 - - 25,76 ±

0,05

PARAMETRO TITICARE PUENTE LAS DAMAS


- 300,0 ± 10 - 740 ± 21,8 326 ,67

± 5,77 - 1500


- 61,78 ± 0,38 - 214 ± 6 63,78 ±

1,39 - N.R.

Conductividad (µmho/cm) - 600 ± 30 - 1480±44 646 ,67

± 15,27 - N.R.


- 334,22 ± 2,04 - 600 ± 28 340,0 ±

1,33 - 500


- 298,67 ± 9,33 - 421,3 ±

98,17300 ,44 ± 2,04 - N.R.

Cloruros (mg/L ) - 60 ± 0,0 - 95 ± 4,3 60,0 ±

0,0 - 600

Vol. 2 - Nº 6

70

N Amoniacal (mg/L) - 2 , 6 8

±0,32 - 0,08 ± 0,03 1,06 ± 0,16 - N.R.

Nitritos (mg/L) - 0,03 ±0,0 - 0,04 ± 0,01 0,07 ±

0,0 - N.R.


- 1,0 ± 0,91 - 0,64 ± 0,01 4,38 ±

1,48 - 10

pH - 7,79 ± 0,0 - 7,49 ± 0,03 7,79 ±

0,23 - 6 - 8,5

CO2 (mg/L) - 15,0 ± 0,0 - 110 ± 5 20,0 ±

0,0 - N.R.

Fósforo (mg/L) - ˂ 0, 39 - 2,78 ± 0,6 0,34 ±

0,34 - N.R.

Turbidez (UNT) - 1864,6 ±

130,6 - NM 1497,7 ± 208,1 - <25

Temperatura (°C) - 26 - 37 27 -

Nota: L.P*: Límites permisibles según Normativa Decreto 883 y OMS. // N.R.: No Reglamentado N.M.: No Medido / LD: Límite de Detección

Tabla 1. (Continuación).


ADAN2010Lluvia

ADAN2012Lluvia


ADAN2010Lluvia

ADAN2012Lluvia L.P.

PARAMETRO RIO CLARO GUARDAGALLO


333,3 ± 2,9 - 482,67 ±

74,44551,7 ± 23,1

573,33 ± 5,77

826,67 ± 38,436

1500


84 ± 3 - 81,0 ± 4,0 163 ± 5 132,11

± 3,97124,67 ± 1,15 N.R.

Conductividad (µmho/cm) 666±6 - 964±148 1104±46 1150 ±

10,001654 ± 76 N.R.


296 ± 6,93 - 304,0 ± 18,11

349,3 ± 8,33

3 2 8 , 0 ± 3,53

445,77 ± 10,79 500


324 ± 4 - 2 3 1 , 7 8 ± 68,39

204 ± 6,93

248,44 ± 6,30

2 4 6 , 0 ± 96,29 N.R.

Cloruros (mg/L ) 22,5 ± 0,0 - 15 ± 0,0 85 ± 11,5 220,0 ±

17,3272,5 ± 4,33 600


N Amoniacal (mg/L) 0,11 ± 0,03 - < 0,1 0,17 ±

0,137,99 ± 0,75

14,28 ± 5,02 N.R.

Nitritos (mg/L) 0,02 ± 0,01 - <0,01 0,5 ± 0,1 0,06 ± 0,0 <0,01 N.R.


0,87 ± 0,02 - 2,61 ±

1,010,74 ± 0,02

0,36 ± 0,33

1,13 ± 0,0 10

pH 7,04 ± 0,12 - 8,1 ±

0,226,75 ± 0,08

7,28 ± 0,02

7,66 ± 0,29

6 - 8,5

CO2 (mg/L) 18,3 ± 2,9 - <5 85 ± 8,7 96,67 ± 18,93

15 ± 0,0 N.R.

Fósforo (mg/L) < L.D - 0 , 0 1 8 9

± 06,95 ± 0,2

8,09 ± 1,96

0 , 1 7 ± 0,016 N.R.

Turbidez (UNT) NM - 145,6 ±

16,33 NM 328,7 ± 21,45

237,51± 86,71 <25

Temperatura (°C) 32 ± 0 - 25,17 ±

0,06 26 ± 0 30 ± 0 2 6 , 5 ± 0,14 NR

PARAMETRO SANTA ROSA MATADERO L.P.


456,7 ± 10,4

350,0 ± 0,0

960 ± 24,98

623,3 ± 24,7

496,67 ± 5,77

768,0 ± 102,06 1500


147,0 ± 3,0

71,67 ± 1,67

1 5 1 , 3 3 ± 2,16 164 ± 2 133,33

± 43,5997 ± 2,12 N.R.

Conductividad (µmho/cm) 914±20 68,67 ±

15,27 1960±50 1246±50 1013,33 ± 25,16

1536 ± 204 N.R.


472,0 ± 6,93

358,67 ± 2,67

4 0 9 , 3 3 ± 4,89

414,67 ± 20,3

464 ± 101,83

437,33 ± 4,9 500


400 ± 6,93 297,33 ± 0,0

2 5 5 , 3 3 ± 139,3

197,3 ± 45,49

334,67 ± 102,77

213,67 ± 119,35

N.R.

Cloruros (mg/L ) 50 ± 4,3 60 ± 0,0 67,5 ±

0,0102,5 ± 4,3

210,0 ± 103,92

40 ± 4,33 600

N Amoniacal (mg/L) 0,76 ± 0,89 1,97 ±

1,41 <0,1 0,13 ± 0,09

7,19 ± 1,1,16

17,36± 3,12 N.R.

Nitritos (mg/L) 0,2 ± 0,01 0,24 ± 0,02 <0,01 0,5 ± 0,03 0,06 ±

0,020 , 0 5 ± 0,06 N.R.

Vol. 2 - Nº 6

72


0,98 ± 0,04

8,81 ± 3,67

1,4 ± 0,0

0,74 ± 0,02

0 , 0 5 9 ± 0,08

2 , 2 2 ± 1.32 10

pH 6,69 ± 0,14

7,37 ± 0,05

8,0 ± 0,0

6,88 ± 0,04

6,14 ± 0,03 8± 0,0 6 -

8,5

CO2 (mg/L) 46,67 ± 10,41

51,67 ± 7,64 20 ± 0,0 60 ± 8,7 65 ±

8,661 0 ± 0,0 N.R.

Fósforo (mg/L)

0,91 ± 0,16

0,77 ± 0,61

0,272 ± 0,158

6,42 ± 0,39

4,98 ± 0,95

0,041± 0,0 N.R.

Turbidez (UNT) NM 1680,26

± 36,637,31 ± 4,06 NM 492,26

± 205,9365,26± 46,35 <25

Temperatura (°C) NM NM 25,65 ±

0,07 27 NM NM NRNota: L.P*: Límites permisibles según Normativa Decreto 883 y OMS. // N.R.: No ReglamentadoN.M.: No Medido / LD: Límite de Detección

Tabla 2. Línea de tiempo de análisis de metales pesados del agua del Río Turbio

Elemento

ADAN, 2010 (Lluvia)

Buena Vista

Bosque Titicare

Las Damas

Santa Rosa

Guardagallo Matadero L.P.

Ti 0,095±0,00 0,22 0,11

±0,01 ND ND ND N.R.

Cr ND 0,10 0,03 0,05±0,02 ND ND 0,05

Mn 0,04±0,00 ND 0,04

±0,00 ND 0,10±0,03

0,11±0,02 0,5

Fe 2,92±2,55

0,98±0,55

1,11±0,65

0,77±0,04

1,35±0.24

0,93±0,03 1

Ni <0,004 <0,004 0,02 <0,004 <0,004 <0,004 0,5

Cu 0,013 ND 0,02±0,00 ND ND ND 0,20

Zn 0,57±0,55

0,37±0.09

0,46±0,22

0,49±0,02

1,64±0,40

0,72±0,08 5,0

As <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 0,05

Hg 0,119±0,060

0,176±0,082

0,115±0,066

0,131±0,00

0,077±0,00

<0,002. 0,01

Pb 0,02±0,00 0,02 0,01 ND ND 0,03 0.05


ElementoADAN, 2012 (Lluvia)

Buena Vista

Puente Macuto

Río Claro

Santa Rosa

Guardagallo Matadero L.P.

Ti 0,260 ± 0,015

0,065 ± 0,001

0,162 ± 0,0025

0,0750 ± 0,0005

0,0850 ± 0,0005

0,070 ± 0,001 N.R.

Cr 0,045 ± 0,005 < 0,0085 0,004 ±

0,0010,010 ± 0,004

0 , 0 1 1 ± 0,004 < 0,0085 0,05

Mn 0,035 ± 0,004

0,220 ± 0,001

0,013 ± 0,001 <0,001 0,0075 ±

0,0025 < 0,001 0,5

Fe 1 , 0 4 0 ±0,002

7,550 ± 0,001

9,900 ± 0,003

0,1475 ± 0,0045

0,2185 ± 0,0005

0 , 0 5 4 ± 0,004 1

Ni 0 , 0 1 6 ±0,003

0,017 ± 0,003

0,025 ± 0,001

0,018± 0,002 <0,004 <0,004 0,5

Cu 0,065 ± 0,003

0,60 ± 0,01

0,0935± 0,0005

0,0245± 0,0015

0,030 ± 0,002

0,0125 ± 0,0015 0,20

Zn 0,166 ± 0,005

0,278 ± 0,001

0,985 ± 0,003

0,074 ± 0,003

0 , 0 5 9 5 ± 0,0025

0 , 0 2 8 ± 0,008 5,0

As <0,002 0,006 ± 0,001

0,014 ± 0,003 <0,002 <0,002 <0,002 0,05

Hg <0,0025 <0,0025 <0,0025 <0,0025 <0,0025 <0,0025 0,01

Pb0 ,0075 ± 0.0015

0,005 ± 0.002

0,130 ± 0,002 <0,0025 0,500 ±

0,0010,0065 ± 0,0015 0,05

Nota: L.P*: Límites permisibles según Normativa Decreto 883 y OMS. // N.R.: No Reglamentado N.M.: No Medido / N.D.: No Detectable

De acuerdo a los datos obtenidos en cada estación, se observó que en líneas generales la mayoría de los parámetros se encuentran dentro de los límites permisibles legales yno presentan variaciones temporales importantes, aún cuando se les compara con datos históricos [Colina, (1985); Andara A, (1987); Andara M., (1987) y Salazar (2007)]. La turbidez se presenta al margen de los niveles máximos permitidos en todos los casos, lo cual se corresponde con las características intrínsecas del cuerpo

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de agua. El parámetro aumenta a medida que se avanza desde la cuenca alta, en relación con la exposición del cuerpo de agua a fuentes puntuales y difusas en su paso por la ciudad de Barquisimeto. Las concentraciones de Hierro y Zinc se mantienen alrededor de los rangos de 0,10-2,4 mg/L y 0,10- 1,4 mg/L, respectivamente, establecidos por Colina (1985), Andara A.(1987) y Andara M. (1987) pero menores respecto a la campaña de 2006 en el punto Santa Rosa [Salazar,( 2007)]. La concentración de plomo es menor a la reportada por los autores antes mencionados, durante las campañas de 2010, pero mayor en la campaña de 2012 en los puntos Río Claro y Guardagallo, en los cuales adicionalmente sobrepasa los límites máximos permitidos. Una situación similar se presenta con el cobre, el cual presentó niveles mayores en campañas anteriores. Este parámetro excede lo establecido en el decreto 883 sólo en el punto Puente Macuto durante la campaña de 2012. El elemento manganeso presentó una disminución de la concentración en todas las estaciones cuando se compara la campaña de 2010 lluvia con 2012 lluvia y cuando se comparan ambas campañas con lo reportado por Salazar (2007) en el punto de Santa Rosa. Se observó un aumento de la concentración de cloruros en el punto ubicado en la cuenca alta (Buena Vista), respecto a los datos reportados por Colina (1985), Andara A., (1987) y Salazar (2007). Este parámetro se ve aumentado durante el muestreo de sequía respecto al de lluvia en el 2010. El aumento entre las campañas de lluvia de 2010 y 2012 es significativo en las

estaciones Guardagallo y Matadero, las cuales reciben la mayor carga de contaminación por fuentes difusas.Se detectó que los valores de ciertos parámetros van incrementando aguas abajo y en progreso de aumento de sus valores, comparado con los datos históricos. Los parámetros que presentaron variedad de incremento en relación con el avance en el curso del río y su paso por la ciudad de Barquisimeto, con diversas fuentes difusas y puntuales de contaminación son conductividad, turbidez, sólidos disueltos totales, cloruros, dióxido de carbono, temperatura, nitrógeno amoniacal, nitrógeno como nitratos + nitritos, y los metales cobre, hierro y manganeso entre algunas estaciones. Los niveles de mercurio durante la campaña 2010 lluvia fueron mayores al límite máximo permisible de 0,010 mg/L, establecido en el Decreto 883, en todas las estaciones, a excepción de la estación Matadero, a la salida de la ciudad de Barquisimeto. Esta tendencia no se repite durante la campaña de 2012, sin embargo es indicativa de ulteriores riesgos. Se destaca que las estaciones de Guardagallo y Matadero son las que presentaron mayor variabilidad, atribuyéndose dicha variabilidad como consecuencia de la acción antrópica que involucra actividades industriales, uso de agroquímicos, descargas de aguas residuales entre otros. Actualmente, en algunas empresas se están implementando medidas correctivas en el tratamiento de agua residuales para la descarga, evidenciándose disminución de concentración de contaminantes.


Aún se encuentran algunos de estos parámetros fuera del límite permisible.

ConclusionesSe estableció la línea de tiempo para puntos establecidos en el curso del Río Turbio que abarcan la cuenca alta, media y baja y se realizó la comparación de los resultados con los estándares de calidad de los valores máximos permisibles que establece la normativa ambiental, con datos históricos y con los obtenidos bajo el modelo ARCAL-RLA010; algunos parámetros presentan variaciones relacionadas con la exposición a fuentes difusas y sus niveles aumentan a medida que el cuerpo de agua atraviesa la ciudad de Barquisimeto. Se observa el aumento de los niveles de algunos de ellos en función del tiempo. Para los metales se observa una disminución de los niveles en el tiempo y variaciones puntuales entre estaciones. La turbidez en todos los casos sobrepasa los valores máximos permisibles. La mayoría de los parámetros se encuentran dentro de los límites permisibles. La planificación y desarrollo de un programa de muestreo de cuerpo de agua y la determinación de los parámetros por protocolos armonizados y estandarizados, permite la validación y calidad de establecimiento de línea de base de estudios de parámetros de calidad del agua, aspectos importantes y pertinentes en el campo de la metrología. Es importante validar y establecer la información sobre las condiciones de la calidad de agua, para así desarrollar planes de gestión, evaluación de medidas correctoras y preventivas, cumplimiento

legal entre otras. En este sentido no se observan variaciones temporales importantes, y se determina la tendencia histórica por efecto del paso del cuerpo de agua por la ciudad de Barquisimeto y su exposición a fuentes difusas de contaminación.

AgradecimientoAl Ministerio del Poder Popular para Ciencia, Tecnología e Innovación, específicamente al FONACIT, por el financiamiento del Proyecto Estratégico 2011000961.Al CDCHT-UCLA por el financiamiento del Proyecto RAG-004-2007 del CDCHT-UCLA y ARCAL RLA 010.

Referencias BibliográficasAdan, G. (2010). Evaluación fisicoquímica de la contaminación por descargas de aguas residuales en la sub-cuencas media y baja del río turbio. Trabajo especial de Grado, Departamento de Investigación y Postgrado, Instituto Universitario Experimental de Tecnología Andrés Eloy Blanco, Barquisimeto, Venezuela.Alberro, N.;Bedregal, P.; Crubellati, R.; Stegen, S. (2011). Manual de protocolos armonizados y evaluados para la toma de muestra y el análisis de agua y sedimentos para la región de América Latina y el Caribe. Proyecto ARCAL RLA 010. Auspiciado por la Agencia Internacional de Energía Atómica (AIEA). (1ª Ed), Lima, Perú: Litho &Arte SAC. Andara A, J. (1987). Estudio Geoquímico de la Contaminación de la Sub-Cuenca Alta del Río Turbio. Trabajo especial de grado, Escuela de Química, Facultad

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de Ciencias, Universidad Central de Venezuela, Caracas, Venezuela.Andara M, E. (1987) Estudio del Grado de Contaminación Geoquímico de la Sub-cuenca Baja del Río Turbio (tramo Yaritagua-Cojedes). Trabajo especial de grado, Escuela de Química, Facultad de Ciencias, Universidad Central de Venezuela, Caracas, Venezuela.Ávila, P.; Cicerone, D.; Da Costa, D.; Bedregal, P. (2011). Proyecto ARCAL RLA 010. Propuesta de un Índice de calidad de agua para región de Latinoamérica y el Caribe. Auspiciado por la agencia Internacional de Energía Atómica (IAEA). (1ª Ed), Lima, Perú: Litho &Arte SAC. Chirinos, F. (2010). Calibración del modelo hidrodinámico (programa wasp 7.4) y kit de acuicultor para la caracterización fisicoquímica de las sub-cuencas media y baja del Rio Turbio. Trabajo de Grado, Ingeniería Agronómica, Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado Decanato de Agronomía, Cabudare, Venezuela.Colina, J. (1985). Estudio de la Geoquímica de la Contaminación del Río Turbio. Trabajo especial de grado, Escuela de Química, Facultad de Ciencias, Universidad Central de Venezuela, Caracas, Venezuela.Constitución de la República Bolivariana de Venezuela. (2000, 24 de marzo). En Gaceta Oficial Nº 5.453 Extraordinario, [en línea]. Recuperado el 21 de julio de 2014, de http://www.ciemi.org.ve/pdf/constitucion_venezuela.pdfDecreto 883. (1995). Normas para la Clasificación y el Control de la Calidad de los Cuerpos de Aguas y Vertidos o

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humano al agua y el saneamiento. Asamblea General de las Naciones Unidas, [en línea]. Recuperado el 21 de Julio de 2014, de http://www.un.org/ga/search/view_doc.asp?symbol=A/RES/64/292&Lang=SSalazar, A. (2007). Generación de un Estudio de Línea Base de Información para la Cuenca Hidrográfica del Río Turbio en el estado Lara a través de la Caracterización de su Principal Cuerpo de Agua. Trabajo Especial de Grado, Departamento de Investigación y Postgrado, Instituto Universitario Experimental de Tecnología Andrés Eloy Blanco, Barquisimeto, Venezuela.



http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/gdwq3_es_8.pdf



http://www.un.org/ga/search/view_doc.asp?symbol=A/RES/64/292&Lang=S



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SALINIDAD DEL AGUA EN EL EPILIMNION DEL LAGO DE MARACAIBO

Troncone Federico, Rivas Zulay, Ochoa Enrique, Márquez Rómulo, Sánchez José, Castejón Olga

División de Calidad de Agua. Gerencia de Investigación Ambiental. ICLAM.

[email protected]

ResumenEl Lago de Maracaibo es el reservorio de agua más grande de Suramérica y el mayor del mundo con salida al mar. Forma parte del Sistema de Maracaibo compuesto por el Saco, el Golfo de Venezuela, la Bahía El Tablazo, el Estrecho y los ríos tributarios. Tiene forma de saco y ocupa 12.958 Km2. A este cuerpo de agua descargan la mayoría de los 135 ríos del sistema y su volumen aproximado es de 283.000 millones de m3. La cuenca está rodeada al este, sur y oeste por cadenas de montañas dispuestas en forma de herradura. En el pasado, fue un cuerpo de agua dulce, un levantamiento del nivel del mar durante el último período de glaciación, creó una comunicación con el mar. La salinidad del agua ha aumentado con los años debido al dragado del Canal de Navegación, en el pasado, sus aguas se usaron para el abastecimiento humano de las poblaciones costeras. Desde 1937, se tienen registros de la salinidad del agua en el epilimnion que muestran este incremento general. Sin embargo, las mediciones realizadas desde 1990, indican que su salinidad ha venido reduciéndose en los últimos años, pasando de 2,06 S‰ en agosto-septiembre 2011 a 1,98 S‰ en febrero 2012 y a 1,84 S‰ en abril-mayo 2012, debido probablemente a la alta variabilidad climática de los últimos años y a períodos multianuales lluviosos. Estos relativamente bajos valores de salinidad, no se habían registrado desde 1972.

Palabras clave: salinidad, epilimnion, columna de agua, canal de navegación, Lago de Maracaibo



SALINIDAD DEL AGUA EN EL EPILIMNION DEL LAGO DE MARACAIBO

Troncone Federico, Rivas Zulay, Ochoa Enrique, Márquez Rómulo, Sánchez José, Castejón Olga

División de Calidad de Agua. Gerencia de Investigación Ambiental. ICLAM.

[email protected]

ResumenEl Lago de Maracaibo es el reservorio de agua más grande de Suramérica y el mayor del mundo con salida al mar. Forma parte del Sistema de Maracaibo compuesto por el Saco, el Golfo de Venezuela, la Bahía El Tablazo, el Estrecho y los ríos tributarios. Tiene forma de saco y ocupa 12.958 Km2. A este cuerpo de agua descargan la mayoría de los 135 ríos del sistema y su volumen aproximado es de 283.000 millones de m3. La cuenca está rodeada al este, sur y oeste por cadenas de montañas dispuestas en forma de herradura. En el pasado, fue un cuerpo de agua dulce, un levantamiento del nivel del mar durante el último período de glaciación, creó una comunicación con el mar. La salinidad del agua ha aumentado con los años debido al dragado del Canal de Navegación, en el pasado, sus aguas se usaron para el abastecimiento humano de las poblaciones costeras. Desde 1937, se tienen registros de la salinidad del agua en el epilimnion que muestran este incremento general. Sin embargo, las mediciones realizadas desde 1990, indican que su salinidad ha venido reduciéndose en los últimos años, pasando de 2,06 S‰ en agosto-septiembre 2011 a 1,98 S‰ en febrero 2012 y a 1,84 S‰ en abril-mayo 2012, debido probablemente a la alta variabilidad climática de los últimos años y a períodos multianuales lluviosos. Estos relativamente bajos valores de salinidad, no se habían registrado desde 1972.

Palabras clave: salinidad, epilimnion, columna de agua, canal de navegación, Lago de Maracaibo


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IntroducciónEl Lago de Maracaibo, es el reservorio de agua más grande de Suramérica y el mayor del mundo con salida al mar. Este fue un cuerpo de agua dulce, un levantamiento del nivel del mar durante el último período de glaciación, creó una comunicación con el mar. Por otro lado, la salinidad del agua del lago ha aumentado con los años debido al dragado del Canal de Navegación, a través del cual han venido penetrando aguas salinas hasta el interior del saco, provenientes del Golfo de Venezuela, en el pasado reciente, estas aguas se usaron para abastecimiento humano de las poblaciones costeras, tales como Cabimas e incluso Maracaibo. Existe información sobre la calidad del agua de este cuerpo de agua desde los tiempos de la conquista. Una “Descripción de la ciudad de Nueva Zamora, su término y Laguna de Maracaibo, hecha por Rodrigo de Argüelles y Gaspar de Párraga (1579), de orden del gobernador Don Juan Pimentel” enuncia que la laguna era “toda ella dulce (por serlo el agua de que se hace), hasta el pueblo de Maracaibo. Cuando soplan los (vientos del) Norte entra agua salada a mezclarse con la dulce hasta el pueblo de Maracaibo, pero cuando no, allí se coge agua de beber” (Urdaneta de Cardozo, 2006). En el pasado reciente, el lago prestó servicio en todos los órdenes de la vida a las poblaciones asentadas a su alrededor y eso marcó la realidad del zuliano durante siglos. La relación diaria más importante provenía de los beneficios que el lugareño obtenía de sus aguas para proveerse de alimento y para las tareas de aseo personal, limpieza o riego y para

beberla en aquellas poblaciones alejadas de los ríos y otros reservorios de agua dulce, incluida Maracaibo, capital del Estado (Bermúdez, 2006). La mayoría de los habitantes de Maracaibo, se proveían de sus aguas y de pozos artesianos, directamente o a través de muchachos montados en burros que recorrían la ciudad vendiendo el producto, conocidos popularmente como los “aguadores”. Sólo unos pocos privilegiados podían consumir agua dulce de los depósitos o aljibes donde recogían el agua de lluvia. Beber agua del lago formó parte del acto de sobrevivencia de la generalidad de los zulianos; de este modo el lavado de la ropa, la limpieza de las casas y el riego de las plantas se efectuaban también con el líquido lacustre, reflejando todo ello el grado de dependencia y la estrecha relación vivencial y afectiva que se había creado (Bermúdez, 2006). Sin embargo, las primeras noticias sobre alteraciones en la calidad del agua de este gran reservorio se debieron a los derrames de hidrocarburos. Reportes de la Memoria de la Secretaría de Gobierno del estado Zulia, Año 1926. Tomo 1. Legajo 1, del 2 de agosto de 1926, dan cuenta de ello, tal y como reza, Comunidades de Cabimas, Lagunillas, La Rosa, entre otras, reclamaron la actuación de las autoridades debido a la imposibilidad de tomar agua del mismo por esos derrames de petróleo. Otro ejemplo de ello, una comunicación del Jefe Civil del Distrito Bolívar, Pedro Pinto, en la cual informaba al Secretario de Gobierno: en vista de la urgente necesidad que tiene el pueblo de Cabimas y los caseríos La Rosa, La Salina y San Ambrosio del agua para sus usos domésticos, debido


a que el agua del lago que siempre han usado estos pueblos para tal fin, se ha hecho hoy inservible por la gran cantidad de petróleo que contiene, petróleo que proviene de los taladros que las compañías tienen establecidos en el agua. En otra comunicación del mismo año (1926), dirigida al Jefe Civil del Distrito Bolívar puede verificarse una queja de los habitantes de Lagunillas por la contaminación de sus aguas con petróleo debido a la “invasión de compañías petrolíferas”, lo cual les impedía su uso para beberla, situación que había conducido al encarecimiento del agua potable; en ella expresaban que reclamaban un derecho y exigían justicia, ya que debido a la inundación de los aceites producidos se ha inutilizado las aguas para toda clase de uso (Bermúdez, 2006). La salinidad es una propiedad importante de los cuerpos de agua naturales. Este parámetro es una medida de la cantidad total de sales disueltas en un volumen determinado de agua. Se puede determinar la salinidad del agua a partir de las determinaciones de conductividad, densidad, índice de refracción o velocidad del sonido en agua (American Public Health Association, American Water Works Association, and the Water Environmental Federation, 2005). En el Lago de Maracaibo, la columna de agua está estratificada por salinidad, formándose un hipolimnion en forma de cono, definido por salinidades mayores y menores temperaturas que las del agua del epilimnion que se superponen y que circulan alrededor del hipolimnion en sentido contrario a las agujas del reloj (Parri-Pardi, 1986). Las características fisicoquímicas de las

aguas del epilimnion son producto de la mezcla de las aguas mas salinas que provienen del golfo y las aguas dulces de los ríos. Desde 1937, se tienen registros de la salinidad del agua en el epilimnion del lago que muestran un incremento general. Estas mediciones de salinidad se han realizado por diferentes métodos, a partir de los años 90 se ha venido utilizando sensores conductímetros montados en sondas multiparamétricas. Aunque se mantiene creciente, la tendencia de la salinidad del agua ha venido revirtiéndose desde el 2004. En este trabajo se evalúa la evolución o distribución temporal de la salinidad en el epilimnion como indicador de salinidad para el agua del Lago de Maracaibo. Descripción del área de estudioEl Lago de Maracaibo tiene forma de saco y forma parte de Sistema de Maracaibo compuesto por el Lago propiamente dicho, el Golfo de Venezuela, la Bahía El Tablazo, el Estrecho de Maracaibo y los ríos tributarios (Figura 1). Se encuentra localizado geográficamente entre los 70° 30’ y 73° 24’ de longitud Oeste y entre los 8° 22’ y 11° 51’ de latitud Norte, ocupa un área de 12.958,42 Km2, una longitud de 150 Km. en dirección norte-sur y 110 Km. en la parte más ancha en dirección oeste-este. A este cuerpo de agua llegan la mayoría de los 135 ríos del sistema de entre los cuales destacan el río Catatumbo que aporta más del 50 % del agua dulce y otros afluentes, tales como, los ríos Santa Ana, Escalante, Motatán y Chama. Su volumen es de 283.000 millones de m3 de agua. Su profundidad media es de 25 m con la máxima de 32 m en la zona centro suroriental.

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Figura 1. Sistema del Lago de MaracaiboLa Cuenca del Lago de Maracaibo está rodeada al este, sur y oeste por cadenas de altas montañas que se disponen en forma de herradura alrededor del saco. Es un cuerpo de agua estuarino que está conectado con el golfo de Venezuela a través del estrecho de Maracaibo y la bahía del Tablazo. En el se mezclan las aguas salinas que penetran a través del canal de navegación, procedentes del Golfo de Venezuela, con las aguas dulces de los ríos. El agua de mar por ser más densa que el agua dulce, penetra por el fondo del canal y en la mayor parte del año alcanza el centro del Lago de Maracaibo, originando al llamado cono hipolimnético, masa de agua del

fondo, más densa que la superficial que impide la mezcla vertical, el cual es muy consistente y de gran tamaño, con su base en el área central del fondo del lago y su ápex en un punto variable cerca del centro, entre 5 y 15 m de profundidad. El cono contiene aguas anóxicas con una salinidad incrementada casi cuatro veces en los últimos 50 años, debido a la intrusión de agua de mar diluida, que al llegar a las partes más profundas, es incorporada al hipolimnio y lentamente dispersada hacia el epilimnio, lo cual hace que las aguas del lago se encuentren estratificadas [Torres et al., (2002)]. Antes de la construcción del canal, la Barra de Maracaibo y Bahía


del Tablazo con sus aguas muy someras, servían de barrera impidiendo la entrada de agua salada al lago, formándose una región estuarina entre la parte sur del Golfo de Venezuela y el Estrecho de Maracaibo. Previo al año 1938, la navegación se realizaba a través de los canales Larrazábal y Zaparita con profundidades bajas de 2,25 a 4,35 metros (Bautista, 1997). De 1953 a 1956 se lleva el canal a 10 m de profundidad como mínimo y en 1963 se culminan los trabajos de profundización del canal a la profundidad actual de 13 m (45 pies).

Materiales y MétodosRecolección de datosLos datos de salinidad fueron obtenidos

de diferentes fuentes y abarcan los periodos de lluvia, sequía e intermedios (Tabla 1). Desde 1952 en adelante, se realizaron mediciones en la columna de agua. Sin embargo, la sistematización en la ubicación de las estaciones de muestreo y en las profundidades de medición arranca a partir de 1976 con los trabajos de Parra-Pardi y MARN-DISCA. Desde mediados de los años 80, los datos de salinidad resultaron de campañas de mediciones realizadas por el Instituto para la Conservación de la Cuenca del Lago de Maracaibo (ICLAM), para lo cual se utilizaron sondas multiparamétricas.

Tabla 1. Fuentes de los datos de salinidad del agua del Lago de MaracaiboAño Referencia Año Referencia

1937-1942

U.S. Army Corps of Engineers Waterways Experiment Station (1938) Harris (1947)

Enero 1973

Batelle (1974)1942-46 Harris (1947) Septiembre 19731947-1952 Chuck (1952) Noviembre 1973Octubre1952 Gessner (1953) Diciembre 1973Mayo 1953

Redfield (1955)Enero 1974

Marzo 1954 Marzo 1974Diciembre 1958 Boscan (1959) Septiembre 1976

MARN-DISCA (Parra Pardi, 1979)

Mayo 1959 González (1967) Noviembre 1976Octubre 1962 González-Pozo (1962) Marzo 1977Junio 1964 Rodríguez (1964) Junio 1977Octubre 1965 Rodríguez et al., (1966) Octubre 1977Octubre 1969

Boscan et al., (1972)

Marzo 1978Julio 1970 Junio 1978

Diciembre 1971 Diciembre 1980 Septiembre 1984

ESCAM-Lagoven (Parra Pardi, 1986)

Septiembre1972 Noviembre 1986 Mayo 2012 ICLAM (2013)

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Procesamiento y análisis de los datosEl procesamiento y análisis estadístico se realizó utilizando el programa Statgraphics Plus for Windows (Manugistic Inc. and Statistical Graphics Corporation, 1999). Se calcularon las medias de los valores de salinidad para toda la columna de agua y las medias de los valores de salinidad para las profundidades del epilimnion en las estaciones de muestreo ubicadas en el saco. Se realizaron pruebas de

comparación de medias y de desviaciones estándar para determinar si existen diferencias significativas entre las medias calculadas con los datos de toda la columna de agua y las medias de los datos del epilimnion para 14 campañas de mediciones efectuadas del 2001 al 2009. Se obtuvieron y analizaron las series de tiempo de la salinidad del agua en el epilimnion del Lago de Maracaibo. A las series de tiempo se le calculó la tendencia por regresión lineal (Tabla 2).

Tabla 2. Resumen estadístico para las dos muestras de datos Sal_Total Sal_Epi

Recuento 14 14

Promedio 4,24429 3,74286

Desviación Estándar 0,865445 0,718764

Coeficiente de Variación 20,3908 % 19,2036 %

Mínimo 2,89 2,75

Máximo 5,45 4,92

Rango 2,56 2,17

Sesgo Estandarizado -0,00461757 0,37222

Curtosis Estandarizada -1,16844 -1,18963

Comparación de mediasIntervalos de confianza del 95,0% para la media de Sal_Total: 4,24429 +/- 0,499694 [3,74459, 4,74398]Intervalos de confianza del 95,0% para la media de Sal_Epi: 3,74286 +/- 0,415003 [3,32785, 4,15786]Intervalos de confianza del 95,0% para la diferencia de medias suponiendo varianzas iguales: 0,501429 +/- 0,618033 [-0,116605, 1,11946]Prueba t para comparar mediasHipótesis nula: media1 = media2

Hipótesis Alt.: media1 <> media2suponiendo varianzas iguales: t = 1,66772 valor-P = 0,107374No se rechaza la hipótesis nula para alfa = 0,05.Prueba-t para comparar las medias de las dos muestras. También construye los intervalos de confianza para cada media y para la diferencia entre las medias. El intervalo de confianza para la diferencia entre las medias se extiende desde -0,116605 hasta 1,11946. Puesto que el intervalo contiene el valor de 0, no hay


diferencia significativa entre las medias de las dos muestras de datos, con un nivel de confianza del 95,0%. Prueba-t para evaluar hipótesis específicas acerca de la diferencia entre las medias de las poblaciones de las cuales provienen las dos muestras. En este caso, la prueba se ha construido para

determinar si la diferencia entre las dos medias es igual a 0,0 versus la hipótesis alterna de que la diferencia no es igual a 0,0. Puesto que el valor-P calculado no es menor que 0,05, no se puede rechazar la hipótesis nula. La Tabla 3 muestra el Resumen estadístico para comparación de desviaciones estándar.

Tabla 3. Resumen estadístico para comparación de desviaciones estándar Sal_Total Sal_EpiDesviación Estándar 0,865445 0,718764Varianza 0,748996 0,516622Gl 13 13

Razón de Varianzas = 1,44979 Intervalos de confianza del 95,0% Desviación Estándar de Sal_Total: [0,627408, 1,39427] Desviación Estándar de Sal_Epi: [0,521071, 1,15796] Razones de Varianzas: [0,465418, 4,51616]Prueba-F para comparar Desviaciones Estándar Hipótesis Nula: sigma1 = sigma2 Hipótesis Alt.: sigma1 <> sigma2 F = 1,44979 valor-P = 0,51246 No se rechaza la hipótesis nula para alfa = 0,05.Prueba-F para comparar las varianzas de las dos muestras. Intervalo de confianza para la razón de varianzas, se extiende desde 0,465418 hasta 4,51616. Puesto que el intervalo contiene el valor de 1, no hay diferencia estadísticamente significativa entre las desviaciones estándar de las dos muestras con un nivel de confianza del 95,0% Prueba-F para evaluar una hipótesis específica acerca de las desviaciones estándar de las poblaciones de las cuales provienen las dos muestras. Puesto que el valor-P calculado no es menor que 0,05; no se puede rechazar la hipótesis nulaPrueba de Kolmogorov-SmirnovEstadístico DN estimado = 0,428571

Estadístico K-S bilateral para muestras grandes = 1,13389Valor P aproximado = 0,152887Prueba de Kolmogorov-Smirnov para comparar las distribuciones de las dos muestras. La distancia máxima es 0,428571. Debido a que el valor-P es mayor ó igual que 0,05, no hay diferencia estadísticamente significativa entre las dos distribuciones con un 95,0% Las pruebas estadísticas realizadas demuestran que se puede utilizar la salinidad del agua en el epilimnion como indicador de salinidad, ya que no existen diferencias significativas entre la salinidad promedio del agua en el epilimnion y la salinidad promedio de la columna de agua en el Lago, lo cual

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desde el punto de vista hidrodinámico es lógico, ya que las características fisicoquímicas del agua en el epilimnion son el producto final de la mezcla de las aguas mas salinas y las aguas dulces de los ríos. Aunque se mantiene creciente (Figura 2), la tendencia de la salinidad del agua del Lago ha venido revirtiéndose desde el 2004. Las mediciones realizadas, indican que la salinidad promedio del agua en la zona mezclada

o epilimnion ha venido reduciéndose en los últimos años pasando de 2,06 S‰ en agosto-septiembre 2011 a 1,98 S‰ en febrero 2012 y a 1,84 S‰ en abril-mayo 2012, debido probablemente a la alta variabilidad climática de los últimos años y a períodos multianuales lluviosos. Estos relativamente bajos valores de salinidad del agua del Lago, no se habían registrado desde 1972.

Evolución de la salinidad del agua del Lago de Maracaibo(zona mezclada)

1,101,00

4,12

1,93

4,354,35

2,60

5,20

3,80

2,70

4,90

4,02

3,21

2,422,061,981,84

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

1937

1938

1939

1940

1941

1942

1943

1944

1945

1946

1947

1948

1949

1950

1951

1952

1953

1954

1955

1956

1957

1958

1959

1960

1961

1962

1964

1965

1966

1967

1968

1969

1970

1971

1972

1973

1973

1973

1973

1974

1974

1976

1976

1976

1977

1977

1978

1978

1979

1980

1981

1981

1981

1981

1981

1981

1981

1981

1981

1981

1981

1982

1982

1982

1982

1983

1983

1983

1983

1983

1983

1983

1983

1983

1983

1984

1984

1984

1984

1984

1984

1984

1984

1984

1986

1988

1988

1989

1989

1992

1992

1992

1992

1993

1993

1993

1993

1994

1995

1995

1995

1995

1995

1995

1995

1995

1995

1995

1996

1997

1997

1998

1998

1998

1998

1999

2000

2000

2001

2001

2002

2003

2004

2004

2004

2004

2005

2005

2008

2008

2009

2010

2010

2010

2010

2010

2011

2012

2012

Años

Salinidad (‰ )

Figura 2. Evolución y tendencia de la salinidad del agua del Lago de MaracaiboConclusiones La salinidad promedio del agua del lago (en zona mezclada o epilimnion) ha venido reduciéndose, pasando de 2,06 S‰ en agosto-septiembre 2011 a 1,98 S‰ en febrero 2012 y a 1,84 S‰ en abril-mayo 2012.Estos relativamente bajos valores de la salinidad del agua del Lago de Maracaibo, no se habían registrado desde 1972, debido probablemente a la alta variabilidad climática de los últimos años y a períodos multianuales lluviosos.La tendencia de la salinidad en el Lago

de Maracaibo se mantiene creciente.La salinidad se ha incrementado más de tres veces en los últimos 50 años, debido a la intrusión salina a través del canal de navegación desde el Golfo de Venezuela

Referencias BibliográficasAPHA. (2005). American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environmental Federation. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 21th Edition. Washington, USA.


Battelle. (1974). Studies on the effects of oil discharges and domestic and industrial waste-waters on the fisheries of Lake Maracaibo, Venezuela. Vol. I. Ecological characterization and industrial wastes. Batelle, Pacific Northwest Laboratories. 180 pp.Bautista, S. (1997). Proceso de Salinización del Lago de Maracaibo. ICLAM-LUZ-CORPOZULIA.Bermúdez, N. (2006). Los derrames de petróleo en el Lago de Maracaibo entre 1922 y 1928. En: Procesos Históricos. Revista Semestral de Historia y Ciencias Sociales. Número 9. Universidad de Los Andes. Mérida-VenezuelaChuck, F. (1952). The Teredo problem in Lake Maracaibo. Unpublished Manuscript. Creole Petroelum Corporation.Gessner, F. (1953). Investigaciones Hydrograficas en el Lago de Maracaibo. Acta Cient. Venezolana. 4, 173-177.Harris, R.M. (1947). Report on freshwater investigations, Lake Maracaibo. Unpublished Manuscript. Creole Petroleum Corporation.ICLAM. (2013). Instituto para el control y la conservación del Lago de Maracaibo. Monitoreo ambiental del Lago de Maracaibo. Informe de Resultados. IC-2013-04-079. 40 pp.Manugistics and Statistical Graphics Corporation. (1999). Statgraphics Plus for Windows 32-Bit Operating Systems. USAParra Pardi, G. (1979) Estudio

integral sobre la contaminación del Lago de Maracaibo y sus afluentes. Parte II. Evaluación del proceso de eutroficación. Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales Renovables. Caracas. 235 pp.Parra-Pardi, G. (1986). La conservación del Lago de Maracaibo. Diagnóstico Ecológico y Plan Maestro. Lagoven Filial de Petróleos de Venezuela. S.A. Redfield, A.C.; Ketchum, B.H.; Bumpus, D.F. (1955) Report to Creole Petroleum Corporation on the hydrography of Lake Maracaibo, Venezuela. Unpublished Manuscript Reference 55-9. Woods Hole Oceanographic Institution.Torres, J.C.; González, G.; Troncone, F. (2002). Determinación de sulfatos en muestras de la columna de agua del Lago de Maracaibo, Venezuela. Ciencia. 10 (2):168-177.U.S. Army Corps of Engineers Waterways Experiment Station, (1938). Model Study of channel improvements at outer Bar Lake of Maracaibo, Venezuela. Technical memorandum N° 106-1.Volume N° 1 Urdaneta, A.; Cardozo, G.; Parra, I. (2006). Los orígenes de Maracaibo y el dominio del lago: diversidad social y mestizaje. En: Procesos Históricos. Revista Semestral de Historia y Ciencias Sociales. Número 10. Universidad de Los Andes. Mérida-VenezuelaWetzel, R. (1981). Limnología. Ediciones Omega. S.A., Casanova, Barcelona, España

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SENSIBILIDAD DE LA Lemna obscura A LA PRESENCIA DE FENOLES E HIDROCARBUROS

LIVIANOS

Cárdenas Carmen, Ochoa Danny, Labrador Mirian, Yabroudi Suher,Araujo Ismenia, Angulo Nancy, Flores Paola

Centro de Investigación del Agua. Facultad de Ingeniería. Universidad del Zulia

[email protected]

ResumenEl objetivo de este estudio fue relacionar los derrames petroleros con la superfloracion de Lemna obscura en el Lago. Se realizaron seis ensayos, durante diez días; cada uno, usando recipientes de vidrio de 25cm x 15cm x 15cm, con agua del Lago de Maracaibo con 50 plantas de Lemna de dos frondes cada una y fotoperíodo 12:12 horas, para cultivar Lemna obscura en 5 concentraciones de fenol (0,25 a 2,5mg/l) y 5 de hidrocarburo liviano (30 a 45mg/l). Durante cada ensayo se midió diariamente los parámetros: pH, conductividad, oxígeno disuelto, DQO, turbidez. En los días 1, 5 y 10 se midió fósforo, nitrógeno total, hidrocarburos y fenoles. El patrón de crecimiento fue exponencial. La tasa de crecimiento más alta (0,2041 frondes/d-1) y el menor tiempo de duplicación (3,4días) se obtuvo en los ensayos con fenol, la menor tasa (0,1151 frondes/d-1) y el mayor tiempo (6 días) en los ensayos con hidrocarburo liviano. El mayor consumo de fósforo (72%) y NTK (85%) y remoción de materia orgánica DQO (20%) se obtuvo con fenol. La planta absorbió mayor cantidad de hidrocarburos livianos y a medida que se incrementó su concentración, la inhibición del crecimiento de las plantas fue mayor que con el fenol. Con este estudio se puede inferir que los derrames de crudo ocurridos en el Lago de Maracaibo no son un factor activador para estimular el crecimiento de Lema obscura.

Palabras clave: Lema obscura, Lago de Maracaibo, nutrimentos, hidrocarburos, factor de crecimiento.


SENSIBILIDAD DE LA Lemna obscura A LA PRESENCIA DE FENOLES E HIDROCARBUROS

LIVIANOS

Cárdenas Carmen, Ochoa Danny, Labrador Mirian, Yabroudi Suher,Araujo Ismenia, Angulo Nancy, Flores Paola

Centro de Investigación del Agua. Facultad de Ingeniería. Universidad del Zulia

[email protected]

ResumenEl objetivo de este estudio fue relacionar los derrames petroleros con la superfloracion de Lemna obscura en el Lago. Se realizaron seis ensayos, durante diez días; cada uno, usando recipientes de vidrio de 25cm x 15cm x 15cm, con agua del Lago de Maracaibo con 50 plantas de Lemna de dos frondes cada una y fotoperíodo 12:12 horas, para cultivar Lemna obscura en 5 concentraciones de fenol (0,25 a 2,5mg/l) y 5 de hidrocarburo liviano (30 a 45mg/l). Durante cada ensayo se midió diariamente los parámetros: pH, conductividad, oxígeno disuelto, DQO, turbidez. En los días 1, 5 y 10 se midió fósforo, nitrógeno total, hidrocarburos y fenoles. El patrón de crecimiento fue exponencial. La tasa de crecimiento más alta (0,2041 frondes/d-1) y el menor tiempo de duplicación (3,4días) se obtuvo en los ensayos con fenol, la menor tasa (0,1151 frondes/d-1) y el mayor tiempo (6 días) en los ensayos con hidrocarburo liviano. El mayor consumo de fósforo (72%) y NTK (85%) y remoción de materia orgánica DQO (20%) se obtuvo con fenol. La planta absorbió mayor cantidad de hidrocarburos livianos y a medida que se incrementó su concentración, la inhibición del crecimiento de las plantas fue mayor que con el fenol. Con este estudio se puede inferir que los derrames de crudo ocurridos en el Lago de Maracaibo no son un factor activador para estimular el crecimiento de Lema obscura.

Palabras clave: Lema obscura, Lago de Maracaibo, nutrimentos, hidrocarburos, factor de crecimiento.

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IntroducciónLas Lemnáceas son plantas acuáticas vasculares monocotiledóneas, capaces de cubrir extensas áreas en cuerpos de agua eutróficos. Durante los primeros meses del año 2004, se observó, por primera vez, un crecimiento masivo de Lemna obscura identificada como Lemna obscura [Medina et al., 2006), en las zonas del sur y centro del Lago de Maracaibo, que logró cubrir hasta cerca del 20% del espejo lacustre y en las áreas litorales se formaron capas de hasta 20 cm. de espesor, bloqueando la transferencia de oxígeno de la atmósfera al agua, trayendo como consecuencia malos olores, afectación de las actividades productivas: pesca, actividad petrolera, generación de energía eléctrica, actividades de recreación; disminuyendo el valor paisajístico y estético y causando problemas de salud indirectos, ocasionando la proliferación de nichos de mosquitos y moscas, capaces de originar afecciones como diarreas y vómitos. Las lluvias generan un incremento de los caudales de los ríos que alteraron la hidrodinámica del centro de la masa de agua del saco del Lago, produciendo la ruptura de la estratificación (cono hipolimnético) existente en esa zona, lo que conduce a la liberación interna de nutrientes, especialmente de los compuestos nitrogenados, los cuales al disponer de oxígeno, producto de la ruptura de la estratificación logran transformarse de las formas amoniacales a nitratos por un proceso de desnitrificación. Por otra parte una de las más importantes fuentes de contaminación en el Lago de Maracaibo

es la actividad petrolera; específicamente los derrames de petróleo, los cuales causan daños al ecosistema [Herrera et al., (2004); Landolt (1986); Ramírez (2004)].La Lemna obscura es una planta vascular acuática flotante, conocida como “lenteja de agua”. Su tamaño aproximado es de unos 0,5 cm. Tiene una estructura modificada llamada “fronde”, que es una especie de fusión entre el tallo y las hojas (Barboza, 1991). De cada fronde pueden producirse, vegetativamente, hasta 5 plantas nuevas. En condiciones óptimas, está planta puede duplicar su población en apenas tres días. El intervalo óptimo de salinidad en la que se desarrolla la planta es de 0,8 a 4,0 ‰ (González y Gordon, 2004). Otras condiciones que facilitan su reproducción óptima son una temperatura alrededor de 27º C y pH entre 6,5 y 7,5. La planta también requiere de nutrientes tales como el fósforo y nitrógeno en forma de amonio, de aguas cálidas y quietas, a fin de poder reproducirse (Gijzen, 1998). El crecimiento de estas plantas en presencia de nutrientes es extremadamente rápido. Con esta investigación se pretende relacionar el problema de la contaminación del lago por derrames petroleros con el problema de la superfloración de Lemna obscura, para lo cual se evaluó el efecto de hidrocarburos livianos y el fenol sobre el crecimiento de Lemna obscura con el fin de determinar sí éstos hidrocarburos representan un factor activador o inhibidor en la cinética de crecimiento de la Lemna obscura.

http://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=fuentes&?intersearch

http://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=petróleo&?intersearch


Materiales y MétodosCondiciones para la realización de los ensayosLos ensayos que consistieron en cultivar 50 plantas de Lemna de dos frondes, en cada recipiente de vidrio (25 cm x 15 cm x 15 cm), utilizando agua del Lago de Maracaibo. El agua utilizada se preparó con diferentes concentraciones de fenol e hidrocarburo liviano (10%, 25%, 50%, 75% y 100 %), tres controles: agua del lago filtrada sin plantas ni fenol e

hidrocarburos (A), agua del lago filtrada con plantas sin fenol e hidrocarburos (AL), agua del lago filtrada sin plantas y con fenol (AF) e hidrocarburos (AH) a la máxima concentración, se utilizaron cinco réplicas para cada condición (Tablas 1 y 2). Se aplicó fotoperíodo de 12:12 horas para la reproducción de la planta, simulando las condiciones ambientales reales. Los ensayos tuvieron una duración de diez días continuos.

Tabla 1. Tratamientos con Fenol

Tratamiento Descripción

A (Control) Agua del lago de Maracaibo filtradaAL (Control) Agua del lago de Maracaibo filtrada con Lemna obscuraAF (Control) Agua del lago de Maracaibo filtrada con fenol a 2,5 mg/l

ALF10%

Agua del lago de Maracaibo filtrada con Lemna obscura y fenol al 10%

ALF25%


ALF50%


ALF75%


ALF100%

Agua del lago de Maracaibo filtrada con Lemna obscura y fenol al100%

Según las Normas para la Clasificación y Control de la Calidad de los Cuerpos de Agua y Vertidos o Efluentes Líquidos, Decreto 883, concentración máxima permitida para ser descargada en cuerpos de agua es de 0,5 mg/l para el fenol y 20 mg/l para hidrocarburos, por lo que se utilizó, una concentración un poco mayor a estos valores. Se uso una concentración de fenol de 2,5 mg/l

(100 %) y para hidrocarburo de 45,3 ± 2,5 mg/l (100 %) y se procedió a diluir con agua del lago hasta conseguir concentraciones de 10%, 25%, 50%, y 75%, d e c a d a u n o , en un volumen total de tres litros en cada pecera, se adicionó 3 ml de nutrientes (NH4CL 0,5 mg/l; KNO3 4,5 mg/l; KH2PO4 4,0 mg/l), necesarios para el desarrollo de las plantas.

Cárdenas et al., 2014

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Tabla 2. Tratamientos con Hidrocarburo Liviano

Tratamiento Descripción

A (Control) Agua del lago de Maracaibo filtrada

AL (Control) Agua del lago de Maracaibo filtrada con Lemna obscura

AH (Control)Agua del lago de Maracaibo filtrada con hidrocarburo liviano a 45,3 mg/l

ALH10%

Agua del lago de Maracaibo filtrada con Lemna obscura e hidrocarburoliviano al 10%

ALH25%


ALH50%


ALH75%

Agua del lago de Maracaibo filtrada de Lemna obscura e hidrocarburoliviano al 75%

ALH100%


Procedimiento ExperimentalEn cada recipiente se marcó el volumen inicial con la finalidad de observar la evaporación del agua durante la duración del estudio, se agregó agua destilada para mantener el volumen total del recipiente. Diariamente se midió: pH (4500- H+.B Electrodo selectivo), Conductividad (2510-B Electrodo selectivo), Oxígeno Disuelto (Electrodo selectivo), Turbidez (2130.B), DQO (5220-D), Nº de plantas y Nº de frondes (Observación directa) (APHA, 2005).Los nutrientes, fenol e hidrocarburo liviano se midieron al inicio (T0), a los 5 (T5) y 10 (T10) días de cada ensayo, mientras que la demanda biológica de

oxígeno se determinó al inicio y al final del ensayo. Los métodos utilizados fueron: Fenoles (5530-D Método Colorimétrico), Hidrocarburos (5530-B Método Gravimétrico), Nitrógeno (4500-Norg Método Volumétrico), Fósforo (4500-P.B.E Método Colorimétrico) (APHA, 1999). Al final de cada ensayo se tomó Lemna obscura contenida en cada recipiente y se determinó la concentración de fenoles e hidrocarburos livianos, con la finalidad de conocer la absorción de éstos compuestos por parte de la planta.Determinación de la velocidad específica de crecimientoSe calculó la velocidad de crecimiento


(k), graficando el número de frondes vivos y el tiempo (días) para obtener las curvas de crecimiento. La ecuación obtenida obedece a la ecuación cinética irreversible de primer orden que se adapta al crecimiento de los frondes de Lemna obscura (Barboza, 2007). La ley de velocidad en función del producto (número de frondes F) se expresa de acuerdo a la ecuación (1):

La integración de esta ecuación conduce a una expresión logarítmica de acuerdo a la ecuación (2):

Representando frente al tiempo (t) se obtiene una curva de pendiente igual a k y con ordenada en el origen igual a. En procesos gobernados por leyes de primer orden, la cantidad de producto F aumenta exponencialmente como se expresa en la ecuación (3):

Donde:F: Número de frondes a tiempo (t)Fo: Número de frondes a tiempo (to)k: velocidad especifica de crecimiento (frondes / dia -1)t: tiempo de crecimiento (día)

Determinada la ecuación que representa

la velocidad de crecimiento de Lemna, se procedió a determinar el tiempo de duplicación (td) de la planta. En el caso de una reacción de primer orden de acuerdo a la ecuación (4):

td= ln 2.(k)1- (4)

Resultados y DiscusiónpH, Conductividad, Oxígeno Disuelto y TurbidezLos valores de pH para los ensayos con fenol se encontraron en el rango de 7,6 ± 0,1 – 9,2 ± 0,6 y para los ensayos con hidrocarburo liviano, valores muy similares con un rango entre 7,7 ± 0,1 – 9,4 ± 0,2. La conductividad aumenta al transcurrir los días, por a la descomposición de la materia orgánica producida por la muerte de Lemna. La muestra con menor conductividad correspondió con la mayor cantidad de plantas, es decir, el control AL con una conductividad de 6,4 ± 1,5 MS para los ensayos con fenoles y 9,4 ± 1,9 MS para los ensayos con hidrocarburos livianos, éstos valores son para T10. Los valores de oxígeno disuelto disminuyeron con respecto a los valores iniciales para los tratamientos con fenoles (6,8 a 7,4 mg/l al inicio y 6,7 -6,9 mg/l al final) y para el caso de los tratamientos con hidrocarburos livianos los valores finales resultaron ligeramente mayores que los iniciales (7,3 – 7,6 mg/l a 7,4- 7,8 mg/l). En los tratamientos con fenoles hubo mayor cobertura de Lemna en la superficie del agua impidiendo la penetración de la luz y la reaireación del medio, lo que da como resultado una baja en la concentración de oxígeno disuelto [Morales et al., (2004)]. Los


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valores de turbidez no presentaron gran diferencia entre el inicio y el final de los ensayos, estando los valores entre 9,0 – 10,0 NTU para los tratamientos con fenoles y 3,0 – 5,0 NTU para los tratamientos con hidrocarburos.Demanda Química de OxígenoLos valores oscilan en un rango comprendido entre 61 ± 5 y 143 ± 19 mg/l para los ensayos con fenol y entre 90 ± 16 y 169 ± 13 mg/l para los ensayos con hidrocarburos livianos. La diferencia entre el valor promedio inicial de la DQO presentado para los ensayos con fenol respecto a los ensayos con hidrocarburo liviano, es debido a la variación del contenido de algas, metales y otros compuestos presentes en el agua del lago. El valor más bajo de la DQO fue para el control AL, ya que no se le agregó ninguna cantidad de fenol ni hidrocarburo liviano, además de poseer la mayor cantidad de plantas capaces de producir una mayor remoción de la materia orgánica, por tal motivo es el único control que reveló una disminución de la DQO de 73 ± 4,5 mg/l a 61 ± 4,8 mg/l representando una remoción del 20% para el tratamiento con fenoles y una disminución de 100 ± 16,2 a 90 ± 15,9 mg/l con remoción del 10% para el tratamiento con hidrocarburos livianos.Número de plantas y frondesEl rango para el número de plantas en presencia de fenol, estuvo entre 50 y 256 ± 28 y para el número de frondes los valores estuvieron entre 100 y 655 ± 55. Con respecto a los ensayos con hidrocarburo liviano, las plantas oscilaron entre 50 y 90 ± 17 y los frondes entre 100 y 436 ± 32. Tanto el número de plantas como de frondes en presencia

de fenol fueron mayores, indicando que el fenol a las concentraciones utilizadas tiene un efecto menos inhibidor y tóxico para el crecimiento de las plantas que las concentraciones utilizadas en presencia de hidrocarburo liviano. El control AL presentó el mayor crecimiento tanto de plantas como de frondes, ya que a este control no se le agregó fenol ni hidrocarburo liviano, por lo tanto las plantas no estaban expuestas al efecto tóxico de éstos compuestos y pudieron desarrollarse normalmente.Velocidad de crecimiento y Tasa de duplicación de Lemna obscuraLas mayores tasas de crecimiento se dieron en AL con 0,2041 frondes/d-1 para los ensayos con fenoles y de 0,1472 frondes/d-1 para los ensayos con hidrocarburo, y las menores velocidades de crecimiento para ALH100% con fenoles 0,1151 frondes/d-1 y 0,1956 frondes/d-1 con hidrocarburos (Tablas 3 y 4).Se observa que el tiempo de duplicación más alto lo presenta el tratamiento ALH100% con 6,02 días y el tratamiento ALF100% con 3,54 días, mientras que los menores valores se presentaron en el tratamiento AL, tanto para los ensayos con fenoles como para hidrocarburos, con 3,40 y 4,71 días, respectivamente. Este comportamiento está relacionando con las velocidades de crecimiento, a mayor tasa de crecimiento menor es el tiempo de duplicación.


Tabla 3. Velocidades especificas de crecimiento y tiempo de duplicación de Lemna obscura para los tratamientos con fenol

TratamientosVelocidades específicas(frondes/d-1)

Tiempo de duplicación(días)

Control AL 0,2041 3,40

ALF10% 0,2006 3,45

ALF25% 0,1969 3,52

ALF50% 0,1967 3,52

ALF75% 0,1959 3,54

ALF100% 0,1956 3,54

Tabla 4. Velocidades especificas de crecimiento y tiempo de duplicación de Lemna obscura para los tratamientos con hidrocarburos livianos

TratamientosVelocidades específicas(frondes/d-1)

Tiempo de duplicación(días)

Control AL 0,1472 4,71ALH10% 0,1378 5,03ALH25% 0,133 5,21ALH50% 0,1221 5,68ALH75% 0,1199 5,78ALH100% 0,1151 6,02

Las investigaciones realizadas con Lemna minor y Azolla filiculoides, en condiciones de cultivo, han señalado una tasa de crecimiento de 0,297 ind/día -1, con un tiempo de duplicación de 2 a 5 días (Santini et al., 2000). Otras investigaciones realizadas con Lemna obscura en la Laguna El Imazo en el estado Zulia, revelan una tasa de crecimiento exponencial de 0,2264 fronde/día-1 y un tiempo de duplicación

de 3,06 días de acuerdo a lo propuesto por Barboza et al., (2007).Nitrógeno y FósforoLas concentraciones iniciales de nitrógeno y fósforo son producto de la concentración original de nutrientes presentes en el agua del lago más la cantidad de nutrientes adicionada. Para los ensayos con fenoles fueron 2,5±0,1 mg/l para nitrógeno y 1,4±0,1mg/l para fósforo, y en los ensayos con


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hidrocarburos livianos fueron de 2,7±0,1 mg/l para nitrógeno y 1,8±0,1 mg/l para fósforo. Ambos nutrientes disminuyeron su concentración a medida que disminuye la concentración de fenol e hidrocarburo liviano en los diferentes ensayos. Esto se debe a que Lemna obscura creció en mayor proporción, en aquellos tratamientos donde había menor cantidad de fenol e hidrocarburo liviano, ya que estos inhiben el crecimiento de las plantas, por tanto al haber mayor cantidad de plantas, va existir una mayor demanda de nutrientes y la concentración de éstos va a disminuir con el tiempo, es decir, la relación es inversamente proporcional. De esta forma se tiene en T10, que los valores más bajos de nitrógeno y fósforo se presentan en el tratamiento AL, con 0,37±0,13 mg/l y 0,38±0,04 mg/l respectivamente, en los ensayos con fenol, y de 0,87±0,1 mg/l para nitrógeno y 0,84±0,03 mg/l para fósforo, en los tratamientos con hidrocarburos livianos.

FenolesLa Figura 1, muestra la concentración de fenol en el agua para cada uno de los tratamientos. La concentración inicial del fenol (2,5 mg/l) disminuye en gran cantidad en la primera mitad de cada ensayo (T5), con valores entre 0,19 y 0,30 mg/l, debido a la absorción del fenol por parte de Lemna obscura, y a pérdidas por volatilización (Canonica y Steemeler, 1995). La Figura 2, muestra la absorción del fenol por parte de Lemna obscura para todos los tratamientos. Los valores oscilan entre 1,70±0,40 mg/Kg y 5,09±1,4 mg/Kg. El valor más alto de fenol absorbido por Lemna se encontró en ALF100% con 5,09±1,4 mg/Kg por poseer la mayor cantidad de fenol. Mientras que el menor valor de fenol absorbido por Lemna obscura se encontró en ALF10% con 1,7±0,4 mg/Kg por poseer la menor cantidad de fenol en dicho tratamiento. En el control AL, sin adición externa de fenol, no se detectó en las plantas la absorción del mismo.

Figura 1. Concentración de fenol en agua en los tratamientos


Figura 2. Concentración de fenol en plantas en los tratamientosHidrocarburos LivianosEn la Figura 3, se puede observar el comportamiento del hidrocarburo liviano, donde la concentración disminuye en T5 y en T10, en relación con el valor inicial (45,3 ± 2,5 mg/l). Esto se debe a que Lemna obscura remueve parte del hidrocarburo. El rango de valores iniciales estuvo comprendido entre 28 y 45 mg/l, y los

valores finales entre 14 y 40 mg/l para los diferentes ensayos. La Figura 4, muestra la absorción del hidrocarburo por parte de Lemna obscura para todos los tratamientos. Se observa que en los tratamientos con mayor concentración de hidrocarburo liviano se evidenció una mayor absorción del mismo por parte de Lemna obscura.

Figura 3. Concentración hidrocarburo liviano en agua en los tratamientos


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Figura 4. Concentración hidrocarburo liviano en plantas en los tratamientos El tratamiento que presentó la mayor absorción de hidrocarburo liviano por parte de las plantas fue ALH100% con 3793 mg/kg, mientas que el menor valor lo presentó el tratamiento AL con 2047 mg/kg de hidrocarburo liviano. Angulo et al., (2009) encontraron que la utilización de lenteja de agua (Lemna sp.) en una proporción del 75% como esponjante mejoró la biorremediación de suelos contaminados con ripios de perforación en un ensayo de tratabilidad in situ, removiendo 7829 mg/Kg de hidrocarburos (48%). Guerra (2013), en un estudio de biorremediación de ripios de perforación utilizando mezcla de Lemna sp. y grama (1:1), logró remover 11111 mg/Kg de hidrocarburos (36%) a los 75 días de tratamiento. Estos estudios demuestran la capacidad de la planta para remover el contaminante del medio.

ConclusionesLa planta Lemna obscura absorbió mayor cantidad de hidrocarburos

livianos y presentó una mayor inhibición del crecimiento de las plantas a medida que los tratamientos incrementaron su concentración en el estudio, el fenol presentó un efecto similar al causado por el hidrocarburo liviano, pero la inhibición del crecimiento de las plantas fue menor. El patrón de crecimiento de Lemna obscura fue exponencial. La tasa de crecimiento más alta (0,2041 frondes/d-1) y el menor tiempo de duplicación (3,4 días) se obtuvo en los ensayos con fenol, mientras que la menor tasa de crecimiento (0,1151 frondes/d-1) y el mayor tiempo de duplicación (6 días) se presentó en los ensayos con hidrocarburo liviano. A mayor cantidad de plantas y menor concentración de fenol o hidrocarburos livianos mayor fue la demanda de nutrientes. Con este estudio se puede inferir que los derrames de crudo ocurridos en el Lago de Maracaibo no son un factor activador para estimular el crecimiento de Lemna obscura.


AgradecimientoLos autores agradecen a la Fundación Ayudemos al Lago BOD y al Centro de Investigación del Agua de la Universidad del Zulia por el financiamiento de esta investigación.

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Santini, P.; Varena, L.; Escobar, A. (2000). Producción de plantas acuáticas Lemna minor y Azolla filiculoides y su uso conjuntamente con harina de pescado en raciones para cerdo. Informe Técnico. Facultad de Agronomía. Universidad Central de Venezuela. Maracay, Venezuela. 6 pp.

EVALUACIÓN Y COMPARACIÓN DE LA SENSIBILIDAD DE LOS CEBADORES QUE AMPLIFICAN LOS GENES msp2 y msp5 DE

Anaplasma marginale PARA EL DIAGNÓSTICO DE LA ANAPLASMOSIS BOVINA

Eleizalde1 Mariana, Mendoza1 Marta, Gómez-Piñeres2 Ely, Reyna-Bello1

Armando1Centro de Estudios Biomédicos y Veterinarios (UNESR)

2Departamento de Biología y Sanidad Animal, Universidad de [email protected]

ResumenLa bacteria A. marginale infecta los eritrocitos en bovinos, ocasionando un cuadro anémico que afecta la productividad del animal, siendo necesaria la aplicación de métodos de diagnóstico sensibles y específicos para el control y tratamiento de la enfermedad. En este sentido, las técnicas moleculares se han convertido en una herramienta ideal para el diagnóstico, por lo tanto, tomando en cuenta que en Venezuela se ha desarrollado la técnica de PCR empleando los cebadores 19A y 19B que amplifican el gen msp5 de la bacteria y el reciente diseño de los cebadores msp2A y msp2B, los cuales amplifican el gen msp2, se propuso evaluar la sensibilidad de ambos pares de cebadores, así como su potencial para el diagnóstico molecular. Para ello se procedió a realizar un ensayo a partir de diluciones seriadas de una muestra de ADN cuantificada de referencia positiva A. marginale en una población de 22 animales, mediante la técnica de PCR, empleando en ambos casos los cebadores 19A/B y msp2A/B, con fines comparativos. Los resultados obtenidos demostraron que la sensibilidad de los cebadores que amplifican los genes msp2 y msp5 fue de 0.01ng/µl, siendo similar más no idéntica, ya que la intensidad de las bandas fue mayor empleando los cebadores que amplificaron el gen msp5. Este hecho se evidenció al evaluar la población bovina, donde al utilizar los cebadores msp2A/B y 19A/19B, se obtuvo una prevalencia de 13,63% y 68,18% respectivamente, concluyendo que los cebadores 19A/B son mejores para el diagnóstico de A. marginale en muestras bovinas de campo.

Palabras clave: sensibilidad, cebadores, PCR, A. marginale, diagnóstico.

http://www.planigestion.com/Documentos/LentejadeAguaLagoMaracaibo.pdf



EVALUACIÓN Y COMPARACIÓN DE LA SENSIBILIDAD DE LOS CEBADORES QUE AMPLIFICAN LOS GENES msp2 y msp5 DE

Anaplasma marginale PARA EL DIAGNÓSTICO DE LA ANAPLASMOSIS BOVINA

Eleizalde1 Mariana, Mendoza1 Marta, Gómez-Piñeres2 Ely, Reyna-Bello1

Armando1Centro de Estudios Biomédicos y Veterinarios (UNESR)

2Departamento de Biología y Sanidad Animal, Universidad de [email protected]

ResumenLa bacteria A. marginale infecta los eritrocitos en bovinos, ocasionando un cuadro anémico que afecta la productividad del animal, siendo necesaria la aplicación de métodos de diagnóstico sensibles y específicos para el control y tratamiento de la enfermedad. En este sentido, las técnicas moleculares se han convertido en una herramienta ideal para el diagnóstico, por lo tanto, tomando en cuenta que en Venezuela se ha desarrollado la técnica de PCR empleando los cebadores 19A y 19B que amplifican el gen msp5 de la bacteria y el reciente diseño de los cebadores msp2A y msp2B, los cuales amplifican el gen msp2, se propuso evaluar la sensibilidad de ambos pares de cebadores, así como su potencial para el diagnóstico molecular. Para ello se procedió a realizar un ensayo a partir de diluciones seriadas de una muestra de ADN cuantificada de referencia positiva A. marginale en una población de 22 animales, mediante la técnica de PCR, empleando en ambos casos los cebadores 19A/B y msp2A/B, con fines comparativos. Los resultados obtenidos demostraron que la sensibilidad de los cebadores que amplifican los genes msp2 y msp5 fue de 0.01ng/µl, siendo similar más no idéntica, ya que la intensidad de las bandas fue mayor empleando los cebadores que amplificaron el gen msp5. Este hecho se evidenció al evaluar la población bovina, donde al utilizar los cebadores msp2A/B y 19A/19B, se obtuvo una prevalencia de 13,63% y 68,18% respectivamente, concluyendo que los cebadores 19A/B son mejores para el diagnóstico de A. marginale en muestras bovinas de campo.

Palabras clave: sensibilidad, cebadores, PCR, A. marginale, diagnóstico.


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IntroducciónLa anaplasmosis es causada por una bacteria Gram-negativa del orden de las Rikettsias, la cual ocasiona anemia severa en rumiantes, pérdida de peso, baja productividad, disminución de líbido en los toros, aborto y, a veces, hasta la muerte del animal enfermo, ocasionando cuantiosas pérdidas monetarias (Rivera, 1996). En Venezuela, la seroprevalencia de A. marginale varía desde 10% hasta 95%, dependiendo de la región geográfica [Rivera, (1996); Reyna-Bello et al., (1998); Eleizalde et al., (2007)], y presenta una amplia distribución, lo cual puede deberse a varias causas: transporte de ganado sin control sanitario, un aumento de la transmisión mecánica por los insectos vectores y el uso de jeringas contaminadas a partir de portadores asintomáticos [Kocan et al., (2003)]. Actualmente, se emplean muchas y variadas técnicas para el diagnóstico de la anaplasmosis, entre ellas la más común es la observación directa por frotis [(OIE, (2001)], la cual puede originar falsos positivos debido a depósitos de precipitados sobre la células rojas similares a la rikettsia. En cuanto a su sensibilidad, ésta es capaz de detectar 106 eritrocitos infectados por mL de sangre [Torioni de Echaide et al., (1998)], garantizando el diagnóstico en la fase aguda de la enfermedad [Díaz et al., (2003); Eleizalde et al., (2007)]. No obstante, cuando los animales se encuentran en fase de infección crónica, resulta incapaz de detectar la infección [Díaz et al., (2003); Tavares-Marques y Reyna-Bello, 2006)]. Los métodos serológicos también se emplean para el

diagnóstico de esta enfermedad, siendo el Ensayo Inmunoenzimático (ELISA) el más ampliamente utilizado, por ser más sensible con respecto a otros métodos serológicos como la aglutinación en tarjeta [Barry et al., (1986)] y la inmunofluorescencia indirecta (IFI) [Montenegro et al., (1990)]. Entre los tipos de ELISA, el más utilizando es el ELISA indirecto (ELISAi), empleando como antígeno la proteína mayor de superficie 5 recombinante (MSP5r), la cual es conservada en todas las especies de Anaplasma [Visser et al., (1992)], permitiendo el diagnóstico de animales en la fase crónica de la enfermedad [Knowles et al., (1996); Reyna-Bello et al., (1998); Tavares-Marques et al., (2010)]. Sin embargo, debido a que esta técnica se fundamenta en la detección de anticuerpos contra el agente causal, no es capaz de distinguir una infección activa y una tratada. Por lo tanto, se han desarrollado otros métodos empleando técnicas de Biología Molecular, los cuales presentan una mayor sensibilidad y especificidad, permitiendo detectar el agente patógeno en las diferentes fases de la infección. En este sentido, se ha desarrollado la técnica de PCR, la cual se basa en la amplificación de un segmento del ADN del patógeno empleando un par de cebadores específicos (Harris, 1998). La amplificación de los genes msp5 y msp2 ha sido empleada para el detección de A. marginale, logrando evidenciar la presencia de la bacteria no solo en bovinos (Eleizalde y Reyna-Bello, 2006), sino también en pequeño rumiantes (Tavares-Marques y Reyna-Bello, 2006). Sin embargo, en Venezuela, su potencial


para diagnóstico no ha sido evaluado, y tomando en cuenta que el gen msp2 es codificado por una familia multigénica, encontrándose repetido 56 veces en el genoma de la bacteria, mientras que el gen msp5 es de copia simple [Brayton et al., (2005)], se procedió evaluar y comparar la sensibilidad de la PCR empleando los cebadores que amplifican estos genes, así como su potencial para el diagnóstico molecular en muestras de campo.

Materiales y MétodosAmplificación del gen msp2 y gen msp5 de A. marginale mediante la técnica PCRLas reacciones de PCR fueron ejecutadas en un termociclador Cycler Eppendorf ® con un volumen final de 25 µL para la amplificación de los genes msp5 (Tavares-Marques y Reyna-Bello, 2006) y msp2 (Eleizalde y Reyna-Bello, 2006). Se utilizó como control positivo ADN

bovino infectado experimentalmente con un aislado de A. marginale procedente del Estado Zulia (Am76615) con un rikettsemia de 25% y, como control negativo, ADN de un bovino sano de referencia (ambos cuantificados previamente con el fluorómetro Qubit®). La concentración de ADN genómico utilizada fue de 100 ng por reacción y las concentraciones de reactivos para la mezcla de reacción, así como el protocolo de ciclado para la amplificación de los genes msp2 y msp5 se muestra en las Tablas 1, 2 y 3, 4 respectivamente. Los productos se analizaron mediante electroforesis en geles de agarosa 0,8% para observar las bandas de 517 pb y 1240 pb, correspondientes a los genes msp5 y msp2, respectivamente. Para la tinción de los geles se utilizó SYBR® safe DNA (Invitrogen), en una relación de 1 µl por cada 10 ml de buffer TAE 1X y finalmente se visualizaron en un transluminador Uvitec.

Tabla 1. Mezcla de reacción PCR para amplificación del gen msp2

Reactivo Concentración Inicial

Concentración final

Volumen 1 rxn (µl)

Buffer 5X 1X 5MgCl 2 25 mM 3 mM 3dNTPs 40 mM 200 µM 0,5MSP2A 10 µM 2.5 mM 0,5MSP2B 10 µM 2.5 mM 0,5

Taq polimerasa 5U 0,125ADN _________ 100 ngH2O _________

Volumen final 25

Eleizalde et al., 2014

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104

Tabla 2. Condiciones de ciclado para amplificación del gen msp2

Ciclo Temp (ºC) Tiempo (min) Repeticiones

Desnaturalización inicial 95 5 1Desnaturalización 95 1

35Hibridación 55 1Extensión 72 2

Extensión final 72 10 1Mantenimiento 4 ∞

Tabla 3. Concentraciones de reactivos para la amplificación del gen msp5 (Tavares-Márques y Reyna-Bello, 2006)

Reactivo Concentración Inicial

Concentración final

Volumen por reacción (25 µl)

Buffer 5X 1X 5MgCl 2 25 mM 3 mM 3dNTPs 40 mM 200 µM 0,5

19A 10 µM 2.5 mM 0,519B 10 µM 2.5 mM 0,5Taq

polimerasa 5U 0,125ADN _________ 100 ng _________H2O _________ __________ _________

Volumen final 25

Tabla 4. Condiciones de ciclado estandarizadas para la amplificación del gen msp5 (Tavares-Márques y Reyna-Bello, 2006)

Ciclo Temp (ºC) Tiempo RepeticionesDesnaturalización inicial 94 5’ 1Desnaturalización 94 45’’

35Hibridación 64 30’’Extensión 72 1’Extensión final 72 10’ 1Mantenimiento 4 ∞

Determinación de la sensibilidad de los cebadores msp2A/B que amplifican el gen y los cebadores 19A/B que amplifican el gen msp5 de A. marginaleLa muestra de ADN control positivo se diluyó en forma seriada en agua bidestilada estéril, para así obtener concentraciones desde 300 ng hasta 0,000000001 ng. Estas muestras se analizaron mediante la técnica de PCR para amplificación de los genes msp2 y msp5 y los productos obtenidos se sometieron a electroforesis en gel de agarosa, teñidos en SYBR safe ® DNA y corridos a 90 voltios.


Diagnóstico molecular de una población bovina mediante la técnica PCR empleando los cebadores msp2A/B y 19A/BSe obtuvieron 22 muestras de sangre de una población bovina procedente de la región Pao de Zarate, Estado Aragua, a partir de la vena yugular, en tubos con EDTA, para posteriormente realizar las extracciones de ADN utilizando el estuche Wizard Genomic DNA® Purification Kit A1120 (Promega), siguiendo las indicaciones de la casa comercial. Una vez obtenidas las muestras de ADN, se procedió a la realización de la técnica PCR, empleando los cebadores específicos para la amplificación de los genes msp2 y msp5 de A. marginale y visualizando los productos en geles de agarosa 0,8% teñidos con SYBR® safe DNA.

Resultados y DiscusiónCon el fin de evaluar las condiciones para la amplificación de los genes msp2 y msp5, se realizó un ensayo PCR siguiendo los protocolos reportados por Tavares-Marques y Reyna-Bello (2006) y Eleizalde y Reyna-Bello (2006), evidenciando en la reacción (empleando el ADN control positivo) la presencia de las bandas de 517 pares de bases (pb) y de 1240 pb correspondientes a los genes msp5 y msp2 de A. marginale, respectivamente; mientras que en la reacción con ADN de un bovino negativo de referencia y la reacción control del sistema, que consistió en la reacción de PCR sin ADN, no se obtuvo producto de amplificación, evidenciado el buen funcionamiento del sistema (Figuras 1 y 2).

msp5

Std 1Kb

250

500 1000

1 2 3

Gen msp5

Figura 1. Evaluación de la amplificación del gen msp5 mediante la técnica de PCR. Carril 1: ADN de bovino positivo a Anaplasma marginale; carril 2: ADN de bovino negativo a A. marginale; carril 3: control del sistema sin ADN. Std 1 Kb: Estándar de peso molecular de 1 kilobase.


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Gen msp2

1000

1500 2000

Std 1Kb

1 2 3

Figura 2. Amplificación del gen msp2 de A. marginale utilizando los cebadores msp2A y msp2B. Carril 1. ADN proveniente de un bovino positivo a A. marginale; carril 2: ADN de bovino negativo; carril 3. Control sin ADN. Std 1 Kb: Estándar de peso molecular de 1 kilobase.En cuanto a la sensibilidad, la cual es definida como la mínima cantidad de ADN necesaria para producir el amplicón esperado [Fernández et al., (2009)], en las Figuras 3 y 4 se puede observar que las bandas de amplificación de 1240 pb y 517pb correspondientes a los genes msp2 y msp5 respectivamente, son visibles en los carriles del 1 al 6, donde la concentración de ADN varía

entre 300 ng hasta 0,01 ng. Por lo tanto, se puede afirmar que la sensibilidad para ambos pares de cebadores fue similar. Sin embargo, la intensidad de las bandas fue diferente en ambos ensayos. Los productos de amplificación del msp5 se visualizaron como bandas más intensas, las cuales siguen mejor el patrón de dilución, en comparación con el ensayo utilizando los cebadores msp2A/B.

Std 1 Kb

1500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1000

250

1240 pb

Figura 3. Evaluación de la sensibilidad de los cebadores msp2A y msp2B que amplifican el gen msp2, mediante la técnica de PCR utilizando diluciones sucesivas de ADN proveniente de un bovino infectado con A.marginale (aislado AmAPZ1).


Carriles 1 al 12: Diluciones seriadas de ADN desde 300ng a 10-8 ng; carril 13: Control negativo. ADN proveniente de un bovino sano de referencia; carril 14: control sin

ADN.

Std 1 Kb

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

250

1000 1500

517 pb

Figura 4. Evaluación de la sensibilidad de los cebadores 19A y 19B que amplifican el gen msp5, mediante la técnica de PCR utilizando diluciones sucesivas de ADN proveniente de un bovino infectado con A. marginale (aislado AmAPZ1). Carriles 1 al 12: Diluciones seriadas de ADN desde 300ng a 10-8 ng; carril 13: Control negativo. ADN proveniente de un bovino sano de referencia; carril 14: control sin ADN.

Por otra parte, al evaluar el porcentaje de detección para el diagnóstico de la anaplasmosis bovina de los cebadores en la población bovina, se obtuvo como resultado que al utilizar los cebadores msp2A/B (Figura 5), correspondientes al gen msp2, solo tres de las muestras evaluadas resultaron positivas, es decir,13,63 % de la población analizada. Mientras que utilizando los cebadores 19A/19B, correspondientes al gen msp5, 15 muestras resultaron positivas (Figura 6), lo cual corresponde a 68,18% de la población. Se ha reportado que la amplificación mediante la técnica PCR depende de la cantidad y calidad de la muestra de ADN, así como del número de veces que se repite la secuencia blanco en el genoma del organismo y de la longitud y homología de los cebadores [Harris, (1998); Fernández et al., (2009)]. De

acuerdo con esto, y tomando en cuenta que: (1) para la evaluación de ambos pares de cebadores se emplearon las mismas muestras de ADN en la misma cantidad; (2) Los cebadores en estudios poseen una longitud similar y (3) el gen msp5 existe en copia única, mientras que el gen msp2 es multicopia [Brayton et al., (2005)], es posible que un menor porcentaje de detección para la PCR, empleando los cebadores mspA/B, se deba a una menor homología de los mismos con su secuencia blanco. Estudios recientes en nuestro laboratorio han evidenciado que las regiones terminales del gen msp2, las cuales han sido reportadas como altamente conservadas [Barbet et al., (2000); Brayton et al., (2005)] y a partir de las cuales se diseñaron los cebadores msp2A/B, presentan hasta diez variaciones nucleotídicas entre aislados venezolanos, lo cual


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podría contribuir al bajo porcentaje de detección para la Anaplasmosis bovina para la PCR utilizando estos cebadores. Adicionalmente, los cebadores msp2A/B fueron incapaces de detectar la presencia de la bacteria en bovinos procedentes de El Baúl, estado Cojedes, cuyo diagnóstico por frotis resultó positivo, mientras que la PCR empleando los cebadores 19A/B si fueron capaces de detectar la presencia del agente (resultados no mostrados). Por lo tanto, se recomienda el uso de la PCR empleando los cebadores 19A/B que amplifican el gen msp5 para el diagnóstico de la Anaplasmosis bovina y el establecimiento de la prevalencia de la enfermedad en los rebaños nacionales.

ConclusionesLos resultados obtenidos en el presente trabajo demuestran que los cebadores 19A/B son mejores para el diagnóstico de A. marginale en muestras de campo, debido a que amplifican un gen más conservado, mientras que las variaciones nucleotídicas halladas en los extremos conservados del gen msp2 pudiesen influir negativamente en la eficiencia de la técnica; más aún, cuando trabajos realizados en nuestro laboratorio demuestran que estas variaciones divergen entre aislados, resultando así un falso negativo como diagnóstico, lo cual fue evidenciado en este estudio al evaluar la población bovina de la región del Pao de Zarate.Referencias BibliográficasBarbet, A.F.; Lundgren, A.; Yi, J.; Rurangirwa, F.R.; Palmer, G.H. (2000). Antigenic variation of Anaplasma marginale by Expression of MSP2

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DISEÑO DE CELDA REDOX DE VANADIO Y SISTEMA CON FLUJO DE ELECTROLITO

Márquez Keyla, Márquez Olga, Márquez Jairo Laboratorio de Electroquímica, Departamento de Química

Facultad de Ciencias, Universidad de Los [email protected]

ResumenSe han obtenido resultados interesantes y promisorios en la evaluación de una celda estática redox de vanadio. Se continúa con el diseño y construcción de un reactor electroquímico de platos paralelos con flujo de electrolito, de diseño sencillo, simple geometría, bajo costo relativo y larga duración; también se monta el sistema de flujo que lo alimentaría. La reproducción en el sistema con flujo de los resultados obtenidos en celda estática, conduciría al montaje de baterías recargables con energías alternas o baterías de funcionamiento continuo para la alimentación de sitios remotos donde sea difícil el suministro de energía eléctrica.

Palabras clave: celdas redox, celda de vanadio, celda con flujo de electrolito, energía alternativa


DISEÑO DE CELDA REDOX DE VANADIO Y SISTEMA CON FLUJO DE ELECTROLITO

Márquez Keyla, Márquez Olga, Márquez Jairo Laboratorio de Electroquímica, Departamento de Química

Facultad de Ciencias, Universidad de Los [email protected]

ResumenSe han obtenido resultados interesantes y promisorios en la evaluación de una celda estática redox de vanadio. Se continúa con el diseño y construcción de un reactor electroquímico de platos paralelos con flujo de electrolito, de diseño sencillo, simple geometría, bajo costo relativo y larga duración; también se monta el sistema de flujo que lo alimentaría. La reproducción en el sistema con flujo de los resultados obtenidos en celda estática, conduciría al montaje de baterías recargables con energías alternas o baterías de funcionamiento continuo para la alimentación de sitios remotos donde sea difícil el suministro de energía eléctrica.

Palabras clave: celdas redox, celda de vanadio, celda con flujo de electrolito, energía alternativa

IntroducciónExiste en la actualidad una gran demanda por fuentes alternativas energéticas a los combustibles fósiles y es bien conocido, que las baterías electroquímicas pueden almacenar energía química y suministrar energía eléctrica cuando ésta es requerida. Las comúnmente utilizadas baterías secundarias almacenan la

energía en electrodos sólidos (Beck y Ruetschi, 2000) mientras que las baterías redox, por ejemplo de vanadio, almacenan la energía en una solución electrolítica que contiene especies de vanadio disueltas en ácido sulfúrico [Haddadi et al., (1995)].El esquema I ilustra las reacciones para una celda redox de vanadio

Esquema I. Par redox para una celda de vanadio

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En las baterías redox con flujo, los combustibles de alimentación son convertidos en electricidad sobre los electrodos. La potencia y capacidad energética para estos sistemas pueden ser diseñadas por separado; la potencia (kW) del sistema es determinado por el tamaño de los electrodos y el número de celdas en el arreglo, mientras que la capacidad de almacenamiento energético (kWh) es determinada por la concentración y volumen del electrolito.

Ambos, la energía y la potencia pueden ser fácilmente ajustables, para el almacenamiento de horas, días, semanas y meses, dependiendo de la aplicación, esta es otra ventaja importante de este tipo de sistema.Las baterías redox de vanadio son de bajo costo, de relativamente bajo impacto ambiental, alto ciclo de vida y pueden ser recargadas mecánicamente, en corto tiempo (Figura 1).

Figura 1: Batería de flujo redox de Vanadio con recargaEl sistema redox de vanadio ha estado bajo un intenso estudio estas últimas dos décadas [Pellegri y Spaziante, (1978); Skyllas-Kazakos et al., (1986)] y algunos sistemas están siendo comercializados [Zitto (1993); Tokuda et al., (1998)]. El

desarrollo de esta tecnología se considera con futuro en transporte y en estaciones de almacenamiento [Skyllas-Kazacos et al., (1999)]. Esta investigación tiene por objetivo diseñar y construir una celda con flujo, el montaje y prueba del


sistema con flujo correspondiente. Una evaluación favorable conduciría a la preparación de baterías redox de vanadio y el posterior acoplamiento de un sistema recargable con fuentes alternas de energía. Estudios estructurales de especies de vanadio hidratadas y neutras son propuestos por [Vijayakumar et al., (2010a) y Vijayakumar et al., (2010b)].

Materiales y MétodosSe construyó una celda con dos placas paralelas planas de grafito de alta pureza como electrodos (100 cm2 de área superficial), separados 0,5 cm, en compartimientos separados por una membrana catiónica de Nafión® 107. El cuerpo de la celda es de plexiglass, material resistente a los ácidos y con un diseño especial de entrada y salida de flujo, para lograr una distribución uniforme de flujo de electrolito sobre los electrodos. La celda fue diseñada con flujos separados y reciclado, de anolito y catolito para máxima eficiencia. El sistema con flujo incorpora dos bombas y dos flujímetros, para el mantenimiento y control del flujo del electrolito en cada uno de los compartimientos de la celda por separado. Se evitó sobrepresión en el sistema, por la incorporación de brazos laterales de retorno y trampas de desahogo. El sistema también incorpora dos reservorios (10 L) para anolito y catolito. La experimentación se realiza bajo condiciones de atmósfera inerte (Ar, N2).

Resultados y DiscusiónEstudios preliminares en el Laboratorio de Electroquímica de la Universidad de los Andes propuestos por Colt et al., (2010) en celda con cuerpo de plexiglass, tres electrodos, membrana de intercambio protónico, electrolito de vanadio y vías de desgasificación, permitieron definir los parámetros óptimos de funcionamiento en celda estática, según se especifica a continuación: Electrodo de Trabajo de placa de Grafito poroso, separador de membrana de Nafión 107 y medio electrolítico, catolito (V5+) y analito (V2+), preparados por electrólisis potenciostática de soluciones de vanadilo en medio ácido. La Figura 2 muestra los distintos estados de oxidación del vanadio, en función del potencial aplicado y del medio electrolítico utilizado. También muestra los colores característicos de estas especies.

Márquez et al., 2014

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Figura 2.- Especies coloreadas de Vanadio a distintos potenciales y diferente medio

electrolíticoSe midió un voltaje de celda de 1,47 V a circuito abierto y la celda pudo ser recargada in situ o por suministro de nuevo electrolito. Se obtuvieron además valores de rendimiento en carga (92,37%), voltaje (87,13%) y energía de (80,48%).

La voltametría cíclica (Figura 3) muestra los pares redox V+2/V+3 a alrededor de los -0,6V y V+4/V+5 a alrededor de los 0,9V. La voltametría cíclica sobre grafito muestra menos complejidad, mayor reversibilidad, pares redox definidos reversibles y ocurrencia de procesos más selectivos.


Figura 3. Voltametría Cíclica de electrodos de carbón en VOSO4 / H2SO4

La Figura 4 muestra la celda de flujo utilizada, el diseño que se aprecia permite una distribución uniforme de flujo de electrolito sobre los electrodos de trabajo, los cuales son separados por una membrana intercambiadora de protones, que mantiene la conductividad iónica y evita la mezcla de catolito y anolito. En esta etapa, se realizó el diseño y construcción de un reactor de platos paralelos con flujo de electrolito, de diseño sencillo, simple geometría, bajo costo relativo y larga duración (figura 4). Incorpora dos placas planas de grafito de alta pureza como electrodos (100 cm2 de área superficial), fijados paralelos uno al otro y con 0,5 cm de distancia, en compartimientos separados por una membrana catiónica de Nafión 107. El cuerpo transparente de la celda es de plexyglass, material resistente a ácidos moderados y con un diseño especial de entrada y salida de flujo, para lograr una distribución uniforme de flujo de electrolito sobre los electrodos. La

celda fue diseñada con flujos separados y con reciclado, de anolito y catolito para máxima eficiencia. En los experimentos se ha utilizado una velocidad de flujo bajo condiciones de flujo laminar, según definido por el número de Reynolds:

donde ρ es densidad del fluido, μ la viscosidad absoluta, Ū velocidad de flujo y d longitud de camino del flujo.


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Figura 4. Celda de dos compartimientos y dos electrodos para electrogeneración en un sistema de flujoEl sistema completo con flujo se presenta en la Figura 5, la experimentación se pudo realizar bajo condiciones de atmósfera inerte (Ar, N2). El montaje ya hecho, fue probado en medio acuoso y correcciones por fugas realizadas (Figura 5) incorporando dos bombas y dos flujímetros, para el mantenimiento y control del flujo del electrolito, en cada uno de los compartimientos de la celda por separado. Se evitó sobrepresión en el sistema, por la incorporación de brazos laterales de retorno y trampas de desahogo. El sistema también incorpora

dos reservorios (10 Lts) para anolito y catolito. La experimentación se pudo realizar bajo condiciones de atmósfera inerte (Ar,N2). Los experimentos preliminares nos permitieron determinar condiciones de funcionamiento y parámetros de celda.


Figura 5. Diagrama del Sistema con FlujoConclusionesEl rendimiento energético en estas celdas supera el 80% y a ello se suma, además de características ya citadas, un suministro ininterrumpido de electricidad, disponibilidad en casos de emergencia, acoplamiento con fuentes de suministro de energía, en particular con energías alternativas, larga vida de funcionamiento, problemas mínimos de autodescarga, funcionamiento inmediato cuando requerido, mantenimiento sencillo, baja contaminación y larga reciclabilidad. Con los resultados en celda estática y el diseño y construcción de celda y sistema de flujo, se estudiará el efecto de parámetros electroquímicos y condiciones óptimas de operación de la celda. El proyecto está en desarrollo, se ha hecho el diseño y montaje de celda y sistema con flujo, actualmente se prepara y recarga exsitu el medio electrolítico. Paralelamente y con el laboratorio de Física aplicada, se completó y adaptó

al estudio un simulador solar. Se determinan figuras de mérito y se diseña el sistema de recarga. Se inicia la etapa de cuantificación.

AgradecimientoAl ONCTI; proyecto PEII 2011001392 y a la Universidad de Los Andes (ULA), por el apoyo y financiamiento.

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HIDROGENACIÓN DE D-Glucosa CATALIZADA POR COMPLEJOS DE RUTENIO CONTENIENDO

LIGANDOS TRIARILFOSFINAS EN MEDIO HOMOGÉNEO Y BIFÁSICO-ACUOSO

Hernández1 Octavio, Rosales1 Merlin, Ferrer2 Alexis1Laboratorio de Química Inorgánica (LUZ)

2Laboratorio de Instrumentación Analítica (LUZ)[email protected]

ResumenEn esta investigación se llevó a cabo la hidrogenación de D-glucosa a sorbitol (D-glucitol), un edulcorante de uso industrial, empleando como precursores catalíticos sistemas de rutenio conteniendo ligandos triarilfosfinas, tales como trifenilfosfina (PPh3), tri(p-toluil)fosfina [P(p-tol)3], trifenilfosfina monosulfonada (TFFMS) y trifenilfosfina trisulfonada (TFFTS), tanto en medio homogéneo (agua) como bifásico-acuoso. Los precatalizadores con ligandos sulfonados se prepararon in situ en el medio de reacción por adición de la respectiva fosfina sulfonada (TFFMS y TFFTS) a la solución acuosa de RuCl3.3H2O, encontrándose que ambos sistemas resultaron ser activos, bajo condiciones moderadas de reacción (96% de conversión a 10 bar de H2 y 100 °C con el Ru/TFFTS y 100% de conversión a 5 bar de H2 y 100 °C con el sistema Ru/TFFMS) en un tiempo de reacción de 8 h. Los complejos RuCl2(PPh3)3 y RuCl2(Pp-tol3)3 resultaron ser catalizadores poco activos (< 10%) para la hidrogenación bifásica-acuosa de D-glucosa, bajo las mismas condiciones de reacción. Sin embargo, el catalizador de trifenilfosfina fue activo para esta reacción en presencia de un agente transferente de fase como el cloruro de cetiltrimetilamonio (CTAC), lográndose una conversión del 62% en un periodo de 24 h, bajo las mismas condiciones que el sistema Ru/TFFTS. Cabe destacar que en la literatura no existe reporte de hidrogenación de sacáridos mediante catálisis bifásica-acuosa.

Palabras clave: hidrogenación, bifásica-acuosa, rutenio, D-glucosa, sorbitol, triarilfosfina.



HIDROGENACIÓN DE D-Glucosa CATALIZADA POR COMPLEJOS DE RUTENIO CONTENIENDO

LIGANDOS TRIARILFOSFINAS EN MEDIO HOMOGÉNEO Y BIFÁSICO-ACUOSO

Hernández1 Octavio, Rosales1 Merlin, Ferrer2 Alexis1Laboratorio de Química Inorgánica (LUZ)

2Laboratorio de Instrumentación Analítica (LUZ)[email protected]

ResumenEn esta investigación se llevó a cabo la hidrogenación de D-glucosa a sorbitol (D-glucitol), un edulcorante de uso industrial, empleando como precursores catalíticos sistemas de rutenio conteniendo ligandos triarilfosfinas, tales como trifenilfosfina (PPh3), tri(p-toluil)fosfina [P(p-tol)3], trifenilfosfina monosulfonada (TFFMS) y trifenilfosfina trisulfonada (TFFTS), tanto en medio homogéneo (agua) como bifásico-acuoso. Los precatalizadores con ligandos sulfonados se prepararon in situ en el medio de reacción por adición de la respectiva fosfina sulfonada (TFFMS y TFFTS) a la solución acuosa de RuCl3.3H2O, encontrándose que ambos sistemas resultaron ser activos, bajo condiciones moderadas de reacción (96% de conversión a 10 bar de H2 y 100 °C con el Ru/TFFTS y 100% de conversión a 5 bar de H2 y 100 °C con el sistema Ru/TFFMS) en un tiempo de reacción de 8 h. Los complejos RuCl2(PPh3)3 y RuCl2(Pp-tol3)3 resultaron ser catalizadores poco activos (< 10%) para la hidrogenación bifásica-acuosa de D-glucosa, bajo las mismas condiciones de reacción. Sin embargo, el catalizador de trifenilfosfina fue activo para esta reacción en presencia de un agente transferente de fase como el cloruro de cetiltrimetilamonio (CTAC), lográndose una conversión del 62% en un periodo de 24 h, bajo las mismas condiciones que el sistema Ru/TFFTS. Cabe destacar que en la literatura no existe reporte de hidrogenación de sacáridos mediante catálisis bifásica-acuosa.

Palabras clave: hidrogenación, bifásica-acuosa, rutenio, D-glucosa, sorbitol, triarilfosfina.


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IntroducciónLa hidrogenación homogénea de compuestos carbonílicos (aldehídos y cetonas) catalizada por complejos de metales de transición ha sido estudiada en detalle, en especial, aquellas catalizadas por complejos organometálicos de rutenio (Sánchez-Delgado y Rosales (1993). Un caso particular de este

tipo de reacción es la hidrogenación de sacáridos, cuyos productos son de gran utilidad a nivel industrial. Así, por ejemplo, el sorbitol, fórmula empírica C6H8(OH)6, se obtiene industrialmente por reducción del monosacáridos más común, la D-glucosa (Ecuación 1), (Fennema, 2000).

D-glucosa

C

OHH

HHO

OHH

OHH

OH

CH2OH

CH2OH

OHH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

D-glucitol o Sorbitol

reducción (1)

La hidrogenación de D-glucosa se ha estudiado exhaustivamente mediante catálisis heterogénea utilizando principalmente rutenio y níquel como catalizadores. Existen muy pocos reportes en catálisis homogénea; los precursores son complejos organometálicos de rutenio conteniendo ligandos solubles en solventes lipófilos como la trifenilfosfina (PPh3) donde utilizan una solución homogénea trifásica que incluye dos solventes orgánicos y una pequeña cantidad de agua, y ligandos solubles en solventes hidrófilos como carboximetil celulosa (CM), trifenilfosfinamonosulfonada (TFFMS) y trifenilfosfinatrisulfonada (TFFTS) estos le confieren al catalizador

organometálico solubilidad en agua para reacciones homogéneas acuosas (Figura 1); (Kruse y Wright, 1993; Kolaric y Sunjic, 1996; Cornils y Herrmann, 1997).A lo largo de la historia del desarrollo de la catálisis homogénea, se han buscado continuamente formas de combinar las características de reactividad deseables de los complejos organometálicos (catálisis homogénea) con modos prácticos para la recuperación y el reciclaje de los catalizadores (catálisis heterogénea). Uno de los avances más importantes de la catálisis homogénea en los últimos veinte años lo constituye la introducción de la técnica bifásica-acuosa.

http://es.wikipedia.org/wiki/Glucosa


Figura 1. Estructuras de las triarilfosfinas utilizadas como ligandos en la hidrogenación de D-glucosa catalizada por sistemas de rutenio.En la Figura 2 se presenta un esquema del proceso catalítico bifásico líquido-líquido, donde la fase que contiene los reactantes es muy poco miscible con la fase que contiene el catalizador. En general, el sustrato se solubiliza en un solvente orgánico apolar y el catalizador en la fase polar (agua en el caso de la catálisis bifásica-acuosa); la reacción catalítica ocurre en la fase polar o en la interfase, reteniendo los modos y mecanismos de las reacciones homogéneas, en un proceso “heterogéneo” sobre un catalizador inmovilizado sobre un “soporte líquido”. De esta manera, se combinan las ventajas químicas de la catálisis homogénea con las ventajas físicas de la heterogénea;

al final del proceso los productos son separados generalmente por decantación y la fase que contiene el catalizador puede ser usada nuevamente [Cornils y Herrmann, 1997; Páez, 1997; Barton et al., (2002); Herrmann y Kohlpaintner, 1993; Cornils y Wiebus, 1995; Kuntz, 1987; Papadogianakis y Sheldon, 1996].

Hernández et al., 2014

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H2

R O

M

faseno polar

fasepolar

R CH2OH

M

faseno polar

fasepolar

dos fases

Figura 2. Esquema simplificado de un proceso catalítico bifásico líquido-líquido.Aunque se ha reportado el uso de complejos de rutenio y osmio en la hidrogenación bifásica-acuosa de compuestos carbonílicos, principalmente aldehídos y cetonas, no existen reportes de hidrogenación de sacáridos bajo estas condiciones. Considerando, que el sorbitol puede ser producido a partir de D-glucosa a través de un proceso catalítico homogéneo utilizando catalizadores de rutenio, se ha propuesto que este proceso de hidrogenación puede realizarse en medio bifásico, utilizando un complejo de rutenio soluble en una fase orgánica (tolueno) y una fase acuosa que contenga la D-glucosa y eventualmente el producto de reducción (sorbitol), posiblemente en presencia de un agente transferente de fase. Por esa razón para diferenciarla se denominará en este trabajo catálisis-bifásica inversa que es el caso contrario a como se ha venido trabajado a lo largo de estos años [Cornils y Herrmann, 1997; Páez, 1997; Barton et al., (2002); Herrmann y Kohlpaintner, 1993; Cornils y Wiebus,

1995; Kuntz, 1987; Papadogianakis y Sheldon, 1996; Barros et al., (2004)].El objetivo de esta investigación es evaluar la actividad catalítica de complejos de rutenio del tipo RuCl2(PR3)3 (PR3 =TFFMS y TFFTS) en la hidrogenación homogénea en fase acuosa de D-glucosa utilizando agua como solvente y de sistemas del tipo Ru/PR3 [PR3 = PPh3 y P(p-tol)3] en la hidrogenación bifásica de D-glucosa utilizando una mezcla 1:1 de agua y tolueno como solvente.

Materiales y MétodosReacción de hidrogenación en fase homogéneaEn un vaso de vidrio Pyrex dentro de un autoclave de acero Parr Instrument (capacidad de 125 mL) se adicionó una solución acuosa de D-glucosa (0,2 M, 15 mL), la sal de RuCl3.3H2O y los equivalentes correspondientes de la respectiva fosfina hidrosoluble (TFFMS o TFFTS), de manera tal que la relación catalizador:sustrato sea 1:100. El reactor


se cerró y se desoxigenó mediante tres ciclos de carga y descarga con argón, luego se cargó la presión de hidrógeno y se calentó a la temperatura de trabajo.Reacciones de hidrogenación en medio bifásico-acuosoLas reacciones catalíticas en medio bifásico-acuoso se realizaron de manera similar a la descrita anteriormente, adicionando una solución del catalizador preformado Ru/PPh3 o Ru/Pp-tol3 en tolueno (15 mL) a una solución acuosa de D-glucosa (0,2 M, 15 mL), en relación 1:100 con respecto al sustrato. En reacciones posteriores, la solución orgánica que contiene el catalizador se reutilizó. Reacciones en medio bifásico-acuoso usando cloruro de cetiltrimetilamonio (CTAC) como agente transferente de fase.La solución de D-glucosa se preparó junto al agente transferente de fase CTAC, al mezclar una solución de D-glucosa (0,4 M, 10 mL) con una solución de CTAC (10 ml) a una concentración adecuada, para obtener finalmente una solución de D-glucosa (0,2 N, 20 mL). Se tomaron 15 mL de esta solución para realizar la reacción catalítica, como se describió anteriormente, y dejando 5 mL como solución patrón para la cuantificación por DNS.Cuantificación de la conversión a sorbitol por el método del ácido dinitrosalicilico (DNS)Al finalizar las reacciones homogéneas o bifásicas, la composición de las mezclas catalíticas se analizaron por el método del ácido dinitrosalicílico (DNS) para azucares reductores, mediante el uso de un espectrofotómetro UV-Visible

empleando una curva de calibración de D-glucosa. De esta manera se determinó la D-glucosa remanente luego del proceso de reacción y la conversión a sorbitol se calculó por la diferencia de la concentración inicial y final de D-glucosa (Millar,1959; Purdue Engineering Annual Report, 2009).

Resultados y DiscusiónFormación de los catalizadores en reacciones homogéneas en fase acuosaLos catalizadores de rutenio (II) utilizados para la hidrogenación de D-glucosa a sorbitol (D-glucitol) en fase homogénea acuosa se prepararon in situ en el medio de reacción, por adición de seis equivalentes de la fosfina sulfonada respectiva (TFFMS o TFFTS) a una solución acuosa de D-glucosa 0,2 M y tricloruro de rutenio trihidratado, en una relación catalizador:sustrato 1:100, mediante la siguiente secuencia de reacciones (Ecuaciones 2, 3 y 4).

2RuCl3x3H2O + 7PR3 ----> 2 RuCl2(PR3)3 + OPR3 + 2 HCl + 2 H2O....................(2)

RuCl2(PR3)3 + H2 ----> RuCl(PR3)3 + HCl.....................................................(3)

RuHCl(PR3)3 + H2 + PR3 ----> RuH2(PR3)4 + HCl...............................(4)

En la hidrogenación de carbohidratos se han evidenciado la formación de las especies RuHCl(PR3)3 y RuH2(PR3)4, y en menor proporción dímeros de rutenio, formados in situ; estas especies han sido detectadas mediante estudios de RMN (Kolaric y Sunjic, 1996; Heinen et al.,


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(1999); Kolaric y Sunjic, 1996).Cuantificación del D-glucitol (sorbitol)La cuantificación de la conversión de D-glucosa a D-glucitol (sorbitol) se realizó utilizando el método del ácido dinitrosalicilico (DNS) al determinar la D-glucosa remanente luego del proceso de reacción y por diferencia la conversión hacia sorbitol; el cromóforo de 3-amino-5-nitrosalicilico (Ecuación 5) muestra

una banda de absorción a 540 nm, la cual se utiliza para la determinación por UV-Visible (Millar, 1959; Purdue Engineering Annual Report, 2009). Los complejos de rutenio conteniendo los ligando TFFMS y TFFTS absorben a longitudes menores a 450 nm por lo que no interfieren con la determinación.

COOH

NO2O2N

OH

OH

H OH

HO H

H OH

CH2OH

H OH

OHO

H OH

HO H

H OH

CH2OH

H OH

COOH

NH2O2N

OH

D-glucosa 3-amino-5-nitrosalicilico Ácido glucónico

Ácido dinitrosalicilico(DNS)

(5)

Reacciones homogéneas-acuosasLos sistemas de rutenio con fosfinas sulfonadas mostraron ser activos catalíticamente para la hidrogenación homogénea acuosa de D-glucosa a sorbitol (D-glucitol) a 100 ºC y 30 bar de presión de hidrógeno. Los resultados

se muestran en la Figura 3, el catalizador que presentó la mejor actividad catalítica fue el sistema de Ru/TFFTS (100 % de conversión) comparado con su análogo Ru/TFFMS (68% de conversión) en 24 horas de reacción.

0 5 10 15 20 250

20

40

60

80

100

% Co

nversió

n

Tiempo (h)

TFFTS TFFMS

Figura 3. Hidrogenación de Hidrogenación de D-glucosa en medio homogéneo-acuoso catalizada por sistemas de Ru/TFFMS y Ru/TFFTS (P = 30 bar H2; T =100 ºC).


Efecto de la PresiónPara estudiar el efecto de la presión sobre la actividad catalítica de los sistemas de rutenio, Ru/TFFMS y Ru/TFFTS, este parámetro se varió entre 5 y 30 bar. Para ambos sistemas se observó la mayor actividad catalítica al disminuir

la presión de hidrogeno (Figura 4). Los porcentajes de conversión fueron 100% y 96% a 5 bar para los sistemas Ru/TFFMS y Ru/TFFTS, respectivamente. No existen reportes comparables en literatura donde al disminuir la presión de hidrogeno aumente la conversión.

5 10 15 20 25 30

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

% Conv

ersión

Presión (bar)

TFFTS TFFMS

Figura 4. Efecto de la presión de hidrogeno sobre la actividad de los sistemas de Ru/TFFMS y Ru/TFFTS (T =100 ºC; t = 8 h).

Efecto de la TemperaturaSe estudió el efecto de la temperatura para el sistema de rutenio Ru/TFFTS cuyo comportamiento al disminuir la presión fue parecido entre 5 y 10 bar; la temperatura se varió desde 80 hasta 110 ºC, manteniendo constantes las

concentraciones del catalizador y de D-glucosa y la presión de hidrógeno (10 bar) en un tiempo de reacción de 8 horas. Los resultados se muestran en la Figura 5.


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80 85 90 95 100 105 110

50

60

70

80

90

100

% Conv

ersión

Temperatura (ºC)

TFFTS

Figura 5. Efecto de la temperatura sobre la conversión de la hidrogenación de D-glucosa catalizada por el sistema Ru/TFFTS (T =10 bar; t = 8 h)

Los porcentajes de conversión aumentaron conforme aumenta la temperatura como ocurre en cualquier reacción de hidrogenación homogénea. Utilizando la ecuación de Arrhenius se determinó la energía de activación (Ea) del proceso catalítico la cual es 6,8 kcal/mol y el factor de frecuencia de 9,8 (Levine, 2004).

Hidrogenación catalítica bifásica-acuosa de D-glucosa catalizada por los sistema Ru/PR3 [PR3 = PPh3, P(p-tol)3]

La catálisis bifásica-acuosa de monosacáridos no ha sido reportada en la literatura hasta los momentos. Para la hidrogenación bifásica-acuosa de la D-glucosa, se seleccionó el sistema de Ru/PPh3 como precursor catalítico,

se varió la presión, la temperatura y el tiempo de reacción; ya que no se pudo partir estrictamente de los resultados obtenidos en reacciones homogéneas. Los resultados se muestran en la Tabla 1, los cuales indican que los porcentajes de conversión obtenidos fueron bastantes bajos (por debajo del 10 %). Sin embargo, las mejores condiciones de reacción resultaron ser las mismas que con el sistema homogéneo Ru/TFFTS.


Tabla 1. Hidrogenación bifásica-acuosa de D-glucosa catalizada por Ru/PPh3

P (bar) T(ºC) t (h) Conversión (%)10 90 8 310 100 8 410 110 8 310 100 24 830 90 8 130 100 8 230 110 8 230 100 24 5

Condiciones: [cat] = 2,0 mM, [D-glucosa] = 0,2 M.

Efecto de la naturaleza de la fosfina sobre la actividad catalíticaCon la finalidad de estudiar la influencia de una fosfina más básica sobre la hidrogenación bifásica-acuosa de la

D-glucosa, se empleo el sistema Ru/Pp-tol3 como precursor catalíticos bajo las mismas condiciones de reacción; que el sistema Ru/PPh3. Los resultados se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2. Efecto de la naturaleza de la fosfina sobre la hidrogenación bifásica-acuosa de D-glucosa catalizada por los sistemas Ru/PPh3 y Ru/P(p-tol)3.

Fosfina % ConversiónPPh3 8P(p-tol)3 4

Condiciones: [cat]=2,0 mM, [D-glucosa]=0,2 M, P=10 bar, T=100 ºC, t=24 h.Como se puede observar en la Tabla 2, la presencia de una fosfina más básica en el complejo produce una reducción de su actividad catalítica. Este hecho se atribuye a que en tolueno el ligando PPh3 es menos soluble que el ligando P(p-tol)3 y por lo tanto el sistema Ru/Pp-tol3 es más afín a la fase orgánica disminuyendo la interacción con la fase acuosa.

Efecto de la adición de cloruro de cetiltrimetilamonio (CTAC)Con la finalidad de mejorar la actividad catalítica del sistema Ru/PPh3 en la hidrogenación bifásica acuosa de la D-glucosa, se realizaron estas reacciones en presencia varios equivalentes de un agente transferente de fase, el cloruro de cetiltrimetilamonio (CTAC, 1eq = 2,5 x 10-3 M); los resultados se muestran en la Tabla 3.

Tabla 3. Efecto de la adición de CTAC sobre la hidrogenación bifásica de D-glucosa catalizada por Ru/PPh3.

103[CTAC] (M) pH Conversión (%)0 82,5 2,5 215,0 2,6 547,5 2,5 62

Condiciones: [cat] = 2,0 mM, [D-glucosa] = 0,2 M, P = 10 bar, T = 100 ºC, t = 24 h


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En la Tabla 3 se evidencia que la conversión obtenida en la hidrogenación de D-glucosa hacia sorbitol se incrementa con el número de equivalentes de CTAC, obteniendo un máximo de 62% de conversión en 24 h cuando se agregan tres equivalentes de CTAC. Es importante destacar que al finalizar la reacción se observa un cambio en la coloración del catalizador a rosado, situación que no ocurre cuando no se adiciona CTAC, quizás esto se deba a la formación de una nueva especie activa de rutenio con el CTAC, no obstante en los artículos reportados donde utilizan CTAC u otro surfactante, éste actúa solamente en la transferencia de fase incrementando la actividad catalítica [Barros et al., (2004)].

Conclusiones Los sistemas de rutenio con fosfinas sulfonadas del tipo Ru/PR3 (PR3 = TFFMS o TFFTS) presentaron actividad catalítica hacia la hidrogenación homogénea de D-glucosa utilizando agua como solvente; las mejores condiciones de reacción fueron 100 ºC y bajas presiones de hidrógeno (5-10 bar). Por su parte, los sistemas Ru/PPh3 y Ru/P-ptol3 resultaron ser poco activos para la hidrogenación de D-glucosa a sorbitol en medio bifásico-acuoso, obteniendo porcentajes de conversión inferiores al 10 % en 24 h a 100 ºC y 10 bar de hidrógeno; estos porcentajes se lograron incrementar con la adición de un agente transferente de fase como el CTAC hasta obtener un 62% de conversión en un periodo de 24 h a 100 ºC y 10 bar adicionando tres equivalentes de CTAC.

Agradecimiento A la Universidad del Zulia, Laboratorios de Química Inorgánica (LQI) e Instrumentación Analítica (LIA), donde se llevó a cabo esta investigación.

Referencias BibliográficasBarros, H.; Hanson, B.; Gusevskaya, E.; Dos Santos, E. (2004). Biphasic hydroformylation of monoterpenes employing, Rh/TPPTS/CTAC: the role of the substrate in themass transfer between the phases. Applied Catal. A: General. 278(1): 57-63.Barton, M.R.; Zhang, Y.; Atwood, J.D. (2002). Mono-Sulfonated derivatives of triphenylphosphine, [NH4]TPPMS and M(TPPMS)2 (TPPMS = P(Ph)2(m-C6H4SO3); M = Mn2+, Fe2+, Co2+ and Ni2+). Crystal structure determinations for [NH4][TPPMS]·½H2O, [Fe(H2O)5(TPPMS)]TPPMS, [Co(H2O)5TPPMS]TPPMS and [Ni(H2O)6](TPPMS)4·H2O. J. Coord. Chem. 55: 969-983.Cornils, B.; Herrmann, W. (1997). Applied homogeneous catalysis with organometallics compounds. Angew. Chem. Int. Engl. 36:1048-1067.Cornils, B.; Wiebus, E. (1995). Aqueous catalysts for organic reactions. Chemtech. 25: 33-38.Fennema, O.R. (2000). Química de los alimentos, 2a edicion, Zaragoza, España, Acribia S. A. 3º edicion. Heinen, A.; Papadogianakis, G.; Sheldon, R.; Peters, J.; Van Bekkum, H. (1999). Factors effecting the hydrogenation of fructose with a water soluble Ru-TPPTS Complex. A Comparrison between homogeneous and heterogeneous catalysis. J. Mol Catal. 142: 17-26.

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http://cobweb.ecn.purdue.edu/~lorre/16/research/LAP-006.pdf

http://cobweb.ecn.purdue.edu/~lorre/16/research/LAP-006.pdf

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FORMACIÓN TRANSCOMPLEJA DEL DOCENTE DE MATEMÁTICA: CONSONANCIAS CON LA TRÍADA

MATEMÁTICA-COTIDIANIDAD- Y PEDAGOGÍA INTEGRAL

Rodríguez MilagrosDepartamento de Matemáticas. Núcleo Sucre (UDO)

[email protected]

ResumenEn contraposición a la formación tradicional reduccionista del docente de matemática y desde las categorías de análisis: transcomplejidad y la tríada: matemática-cotidianidad- y pedagogía integral, se realiza una propuesta de la formación del docente de matemática en la presente época. Se visionan imaginarios en cuanto a: los fundamentos epistemológicos-filosóficos de la matemática, la naturaleza del conocimiento matemático educativo, los principios de la teoría educativa matemática, los componentes de la Educación Matemática transcompleja, las acciones de la Educación Matemática compleja y transdisciplinar, la naturaleza de los actores educativos transcomplejos de la matemática y los retos de la Educación Matemática en el siglo XXI. Todas estas propuestas adaptadas desde la Teoría Educativa Transcompleja, tiene una base en una estructura en metaespiral y los aportes de la tríada en cuestión. Se concluyen propuestas para la formación del docente de matemáticas en categorías de análisis como la historia y filosofía de la matemática, cotidianidad, semiótica; entre otras que propenden mostrar la matemática en un entretejido que trasciende el reduccionismo a la que se ha mostrado la ciencia. Haciendo trascender el sentido de la Educación Matemática generando en el aula emociones positivas del poder construir matemática de manera armónica sin traumas, pero al mismo tiempo tomando en cuenta la complejidad y así estar comprometidos con la humanidad. Se debe formar así al docente, no sólo para el saber eficaz sino en la inteligencia integral: analítica, sistémica, sensible, corporal y profundamente humana.

Palabras clave: formación transcompleja, matemática-cotidianidad, pedagogía integral, docente.


FORMACIÓN TRANSCOMPLEJA DEL DOCENTE DE MATEMÁTICA: CONSONANCIAS CON LA TRÍADA

MATEMÁTICA-COTIDIANIDAD- Y PEDAGOGÍA INTEGRAL

Rodríguez MilagrosDepartamento de Matemáticas. Núcleo Sucre (UDO)

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ResumenEn contraposición a la formación tradicional reduccionista del docente de matemática y desde las categorías de análisis: transcomplejidad y la tríada: matemática-cotidianidad- y pedagogía integral, se realiza una propuesta de la formación del docente de matemática en la presente época. Se visionan imaginarios en cuanto a: los fundamentos epistemológicos-filosóficos de la matemática, la naturaleza del conocimiento matemático educativo, los principios de la teoría educativa matemática, los componentes de la Educación Matemática transcompleja, las acciones de la Educación Matemática compleja y transdisciplinar, la naturaleza de los actores educativos transcomplejos de la matemática y los retos de la Educación Matemática en el siglo XXI. Todas estas propuestas adaptadas desde la Teoría Educativa Transcompleja, tiene una base en una estructura en metaespiral y los aportes de la tríada en cuestión. Se concluyen propuestas para la formación del docente de matemáticas en categorías de análisis como la historia y filosofía de la matemática, cotidianidad, semiótica; entre otras que propenden mostrar la matemática en un entretejido que trasciende el reduccionismo a la que se ha mostrado la ciencia. Haciendo trascender el sentido de la Educación Matemática generando en el aula emociones positivas del poder construir matemática de manera armónica sin traumas, pero al mismo tiempo tomando en cuenta la complejidad y así estar comprometidos con la humanidad. Se debe formar así al docente, no sólo para el saber eficaz sino en la inteligencia integral: analítica, sistémica, sensible, corporal y profundamente humana.

Palabras clave: formación transcompleja, matemática-cotidianidad, pedagogía integral, docente.

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IntroducciónLa transcomplejidad denota una conjunción complejizada de la transdiciplinariedad y la complejidad. La complejidad como una aproximación a una nueva forma de mirada de la vida, un paradigma que no se permite el reduccionismo, Morín (1998) propugna la complejidad como una postura que se promueve día a día en todas las ciencias y se permite la cotidianidad como categoría que es tomada como válida en la creación del conocimiento. La complejidad transciende lo evidente lo reducido e incurre en todo lo acabado y definitivo de las ciencias y la educación “se vincula ciegamente a un sistema de conocimientos para comprender al mundo sin ser capaz de ir más allá de los límites que a sí mismo se impone. (Morín, 2004).Mientras que la transdisciplinariedad por su parte concierne a lo que simultáneamente es entre las disciplinas a través de las diferentes disciplinas y más allá de toda disciplina. Su intención es la perspicacia del mundo actual, uno de cuyos absolutos es la unidad del conocimiento. La finalidad de la transdisciplinariedad “es la comprensión del mundo presente” (Nicolescu, 2002, p 2) tal cual como la matemática necesita ser entendida en toda su completitud, de la misma manera como necesita ser mostrada y el docente debe estar preparado para ello.Pero, ¿es que la matemática es una ciencia que tiende a la transdiciplinariedad? Desde luego que dicha ciencia es profundamente transdiciplinar como lo señala Steiner (1985), pues cubre no sólo las interacciones y reciprocidades

entre proyectos de investigación especializados, sino que además sitúa estas relaciones dentro de un sistema ecológico total, sin límites entre disciplinas. Pero en las aulas se practica y profesan situaciones totalmente aisladas del contexto del estudiante, se parcelan los conocimientos matemáticos y se reducen estos a meras recetas, desfasados de la vida, de los afectos y de los intereses más elevados de los educandos como seres humanos integrales; gran responsabilidad de esta realidad recae en la formación del docente. Por su lado, y sin estar separada de la transcomplejidad la tríada matemática-cotidianidad y pedagogía integral, incurre en esta problemática de la enseñanza de la matemática y se define como un constructo que llama al rescate de la matemática en el aula a través del “uso de los tres canales de aprendizaje, al diálogo como herramienta que lleva a establecer la relación sujeto-sujeto, entre el docente y el estudiante, donde éste último se apropia de su aprendizaje”. [Rodríguez, (2010b)]. Se debe utilizar, en consecuencia la Educación Matemática para fomentar el conocimiento de la persona y su capacitación para la vida útil y responsable frente a sí mismo y frente a la sociedad.Toda esta propuesta la hace Rodríguez (2010a) desde la pedagogía integral que es una pedagogía no tradicional definida como aquella que propone que los estudiantes empleen los tres canales de aprendizaje: visual, auditivo, cenestésico y, además, la mayoría de las inteligencias de Gardner (1995).La relación epistémica entre la pedagogía integral y la matemática se


apega a modelos del pensamiento de la época griega resaltando “la aplicabilidad de la matemática en el campo escolar mediante la formación del ser humano sobre la construcción del conocimiento, y también de sus subjetividades, de su imaginación, de su ética”. (Rodríguez,2010c).En lo que sigue se conjugan la transcomplejidad y la mencionada tríada para visionar la formación del docente de matemática, en el presente siglo y las subsecciones que de allí se derivan.La transcomplejidad y la tríada: matemática-cotidianidad-y pedagogía integral en la formación del docente de matemática actualLa formación del docente de matemática es propuesta desde la Teoría Educativa Transcompleja que es “base en una estructura en metaespiral, tomando en consideración los siguientes lineamientos: fundamentos epistemológicos-filosóficos, naturaleza del conocimiento educativo, principios de la teoría educativa planteada, componentes de la educación transcompleja, acciones de la educación compleja y transdisciplinar, naturaleza de los actores educativos transcomplejos y retos de la educación en el siglo XXI” (González, 2004).Desde estos aspectos y la tríada en cuestión la autora de la presente ponencia hace algunas propuestas innovadoras para la formación del docente de matemáticas en las siguientes subsecciones.Fundamentos epistemológicos- filosóficos del conocimiento matemático en la formación del docente

En cuanto a los fundamentos epistemológicos - filosóficos del conocimiento matemático en la formación del docente de matemática es necesario redimensionar la formación del docente de matemática y del matemático, que la mayoría de las veces ejerce la docencia en las universidades, como condición necesaria hacía el logro de una Educación Matemática más humana, crítica y reflexiva.Es así como, en la formación del docente es menester la actualización continua de la epistemología de cómo se desarrolla el proceso de enseñanza y la autocritica de su praxis, a fin de liberar al discente de la práctica opresiva tradicional de la matemática en el aula y entender que esta actividad debe ser humanizadora ante todo. Para ello “la teoría crítica intenta desenmascarar todas las opresiones” (Guerrero, 2007). La formación filosófica que se propende en el docente de matemática para que ponga en el escenario una Educación Matemática humanizadora que conlleve a acciones reflexivas, criticas y liberadora de la opresión de una matemática impuesta en el aula y la preparación en la filosofía de la matemática a fin de darle sentido a la ciencia que les permita usarla en su vida y entender las funciones de cada una de sus creaciones y el porqué de su existencia.La filosofía y la Educación Matemática inducen a reflexionar sobre la enseñanza de las matemáticas y sobre la calidad de la misma, su intencionalidad y funciones en la sociedad; invitan a indagar sobre mejores opciones didácticas y pedagógicas, instan a buscar enfoques educativos más apropiados entre la

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diversidad de estudios existentes que intentan dar un viraje a la educación deshumanizadora hasta ahora impuesta.La verdadera naturaleza del conocimiento de la matemática en la formación del docenteSe propone la formación integral del docente de matemática, éste debe prepararse desde varios campos transdisciplinario; es menester una formación en las categorías citadas por Godino y Batanero (1988); es decir, el sistema complejo formado por los componentes: semiótica, epistemología, matemática, pedagogía, psicología, sociología y didáctica.Las categorías formativas del docente de matemática cobran sentido en la formación del nuevo matemático, en cuanto a un ser sensible con conocimiento de historia y filosofía de la matemática y que visione la matemática desde un punto de vista innovador y no solo desde la abstracción.De manera general “la naturaleza misma del conocimiento, según la teoría, es compleja y transdisciplinar; está dotado de elementos constructivos, reconstructivos y reconstructivos, es uno de los nudos del proceso de complejización de lo que se quiere estudiar, educar, construir, innovar” (González, 2004). Tal cual lo es el conocimiento matemático y así debe ser propuesto en el aula.En cuanto a esta integrabilidad se debe tener presente que Schavino y Villegas (2006) afirman que esta trasciende al holismo y denota la necesidad de asumir que la realidad es múltiple, diversa, relacional, en construcción y por ello, también deconstruible.

Principios de la teoría educativa matemática que conforman al docente de matemáticaUno de los principios de la teorías educativas matemática que deben conforman al docente de matemática es la relación sujeto-sujeto en el aula es la clave, el corazón; y es la base sobre la que se eleva toda tarea son pedagógica, con sentido humano y orientación moral hacia el bien común; esto es lo que posibilita mirar la Educación Matemática como un encuentro humano, un arte integrador de diferentes campos del conocimiento más allá de la ciencia formal.Otro principio que se hereda del gran pedagogo Freire (1972) es rescatar una propuesta pedagógica por una educación para la libertad, en donde el ser humano, protagonista de su propia historia, es un ser que siente y sufre las consecuencias de una educación bancaria, que se enfrenta a la formación alienante.Desde luego los principios anteriores están relacionados con un principio de transcendencia como la ética; “se pronuncia la ética como verdad en el proceso educativo, una verdad constantemente traicionada bajo el yugo de la pedagogía tradicional” (Rodríguez, 2011b). Los actos antiéticos que ocurren en las aulas son muchos y van desde el uso de la matemática como ejercicio de poder y opresión para soslayar el estudiante y llevarlo a la creencia de que no es capaz de aprehenderla, hasta el hecho de no mostrar la matemática en toda su extensión. Desde la transcomplejidad y la tríada puesta en escena en la formación del docente se espera la trascendencia de una verdadera


complejización del acto educativo.Es de recordar que Scheler (2001) relaciona directamente la ética con el concepto de valor, en las que desde luego ésta inmiscuido el amor, la tolerancia entre otros valores. La idea de amor, “expresa una ética propiamente humana” (Morín, 2003).La ética no se practica “mecánicamente desde principios y valores; es elegir a veces en el marco de incertidumbre de la problemática que se le presente. Esto requiere reflexión, sensibilidad, argumentación, desarrollo de hábitos”. (Rodríguez, 2011b). Los componentes de la Educación Matemática transcompleja en la formación del docenteEn los componentes de la Educación Matemática transcompleja hay que tener presente que no se encuentra y no encaja de ninguna manera el conocimiento matemático reduccionista y parcelado, que se ha impuesto en el aula. Es menester “una teoría educativa transformadora, planetaria, universal y cósmica que responda a necesidades transdiciplinares y complejas, aplicable a cualquier campo de conocimiento, disciplina o ciencia” (González, 2004). El docente debe conllevar a que el discente valla, más allá del aprendizaje y la enseñanza, un individuo complejizador centrado en la investigación transdisciplinar; de allí que debe estar preparado para reconstruir su propio proceso de enseñanza y aprendizaje y ser su propio agente de cambios.Entre los componentes en cuestión se propone un currículo integral transcomplejo que va a la conformación de un docente integral en las categorías

de Godino y Batanero (1988). Pero también es menester no olvidar las estructuras educativas, la cultura, y las prácticas educativas que interactúan, ya que la educación no es solo un proceso educativo del aula, es una gran cantidad de factores que allí intervienen.El docente de matemática debe comportarse como un profesional intelectual critico de su praxis y “si los profesores han de educar a los estudiantes para ser ciudadanos activos y críticos, deberían convertirse ellos mismos en intelectuales transformativos” (Giroux, 1990). Acciones de la Educación Matemática compleja y transdiciplinarEntre las acciones de la Educación Matemática compleja y transdiciplinar se encuentra la conformación de un renovado educador con una nueva sensibilidad que haga que esta ciencia sea visible en el pensamiento y sentir, con una formación humana, intelectual, social y profesional; promoviendo el legado de la ciencia, su historia y filosofía y su contextualización en la vida del estudiante, así como su transdiciplinariedad.Entre los objetivos de estudiar la matemática a partir de la complejidad y dilucidar cuáles son los factores de orden matemático que se suscitan en situaciones o componentes importantes de la vida cotidiana, el contexto y la cultura. Esta práctica debe estar vinculada con la vida misma, como en efecto ocurrió en la génesis de esta ciencia formal para evitar su desarticulación con el tejido de la vida en general, y en particular, con lo social, tal cual lo expresa Rodríguez (2011a).Desde luego, el docente de matemáticas

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debe aplicar la transdisciplinariedad de dicha ciencia en la complejidad educativa con la finalidad de crear conocimientos-caminos esto es puntos de encuentros de saberes de la práctica educativa. Todo esto es posible a través de un encuentro “entre los principios éticos y pedagógicos, en cada uno de los actos cotidianos; esto es capacitar el ser humano para la vida cotidiana en su quehacer permanente y una formación continua, que reforma el pensamiento”. (Rodríguez, 2010a, p 124).Naturaleza de los actores educativos transcomplejos de la matemáticaLa naturaleza de los actores educativos transcomplejos de la matemática es aquella donde sus integrantes construyan sus propias prácticas educativas desde el sentir de voces que claman por una nueva manera de mostrar la matemática en las aulas.Desde esta nueva formación del docente se da una relación epistemológica sujeto-sujeto donde todos los actores se educan son actores con iguales “condiciones en el proceso educativo, que a partir de su contexto y su aula mente social se diferencian, religan, se recursiva, dialogizan y se auto-eco-organizan”. (González, 2004,p 11). Se trata entonces de inducir a los discentes que conjuntamente con los docentes sean investigativos, reflexivos, transformadores de su realidad que se liberan de las opresiones que la práctica herrada que la pedagogía tradicional los ha sometido, que consideren la problemática se la sociedad mundial complejizando su práctica, evaluando su actuar y considerándose seres inacabados que se reeducan día a día.

Los retos de la Educación Matemática en el siglo XXIUno de los retos de la Educación Matemática en el siglo XXI deben ser unir a la enseñanza de la matemática la perspectiva dialógica, éste es uno de los principios que sugiere Morín (1998), que permite otra forma de pensar el mundo y su cotidianidad, estudiar fenómenos considerando el diálogo entre el orden y el desorden, el equilibrio y el cambio. Esto indica que la enseñanza de esta ciencia debe coexistir y dialogar con las demás, explicando los fenómenos en conjunto; en una visión comprensiva del mundo.Desde luego “la enseñanza se debe desarrollar en el sentido de la transdiciplinariedad y promover una lectura de la realidad desde claves como confusión-simplificación, confusión-abstracción” (Pérez, 2003, p 201). Además con el diálogo se puede establecer la relación epistemológica sujeto-sujeto entre el docente y estudiante.Es entendible entonces que desde las perspectivas transcomplejidad y la tríada en cuestión se requiere una Educación Matemática que lleve a la transcendencia, y es que esta “surge en el compromiso de establecer lo humano como centro único de interés, el aula se convierte en encuentro de subjetividades, (…) Trascender es apropiarse de la expectativa de futuro que posee el otro y generar la alteridad”. (Tadeo, 2005, p 68).Para ello no basta que el docente de matemáticas domine solo conocimientos matemáticos para enseñarlos, es darle sentido a este conocimiento unido a


su filosofía, historia, cotidianidad, ciencias en general y cultura dándole la trascendencia enseñando pero también educando desde la matemática.Morín (2006) en su sexto método afirma que la ética pone particular énfasis en una auto-ética que se nutre de un supuesto antro poética y socio ética, ubica los actos del ser humano, su responsabilidad y defensa en la discusión presente general, dadas las crisis de diversa índole que experimenta la humanidad en su totalidad.

ConclusionesLa transcomplejidad da la posibilidad al educador de matemática, que de una manera integrada tal como lo propende la pedagogía integral, le posibilite al estudiante la oportunidad de pensar en realidades más importantes, más amplias.En este sentido “la educación debe promover una «inteligencia general» apta para referirse, de manera multidimensional, a lo complejo, al contexto en una concepción global” (Morín, 1999, p 24). De esta manera la formación del docente de matemáticas debe alcanzar categorías conformativas que lo eleven en un ser integral y así de esa manera darse a conocer en el aula.De igual manera la tríada: matemática-cotidianidad- y pedagogía integral propende que la enseñanza de la matemática se dirija a formar en el espíritu de los educandos no sólo el propósito de saber hacer, sino para reconocer los aciertos, creencias y proyectos de vida.Se debe formar así al docente, no sólo

para el saber eficaz sino en la inteligencia integral: analítica, sistémica, sensible, corporal y profundamente humana. Es por ello que “la complejidad hace de la enseñanza un proceso de constante inclusividad, basado en la investigación desde la interdisciplinariedad” (Pérez, 2003, p 196).El acto de desarrollar el pensamiento es único, e indispensable para el desarrollo del intelecto. Y sólo a través del pensamiento complejo es cuando la matemática puede hacer discernimiento de sus cualidades más innatas y el pensamiento critico reflexivo en cada uno de los educandos. Solo de esta manera desde la transcomplejidad se puede mostrar la matemática con su historia, filosofía y transdiciplinariedad puesta en escena de manera no parcelada.Para ello, es urgente la formación de profesores desde la transcomplejidad, con concepciones sólidas en la manera como se ha desarrollado el conocimiento matemático y la toma de posturas críticas y creativas, en estos tiempos. Y desde luego dicho docente debe estar formado en categorías como la semiótica, la historia y filosofía de la matemática, la psicología, la sociología y la didáctica de la matemática.La matemática debe ser ofrecida como un saber útil, pertinente, afectuoso, provechoso, conveniente, importante y adecuado para dar respuestas a los problemas actuales que confrontan los estudiantes. Considerando siempre que todos los procesos humanos son multidimensionales, que tienen una complejidad de factores, y sólo se deben tratar de entender a través de un complexo encadenado que no se desune.

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Con la pedagogía integral se coloca en escena en el aula de clases la relación epistemológica sujeto - sujeto; que la correspondencia humana, cultural y significativa, entre familia, hijos, amigos donde existe razonamiento diversos. Según Scheler (2000) el hombre se distingue de los animales por lo que los griegos llaman la razón.Estas intersubjetividades no son simplificables ni medibles, no tiene finitud ni la pasión, ni los valores, ni la moral. La reciprocidad entre seres humanos es dialógica, bidireccional, en ambos lados existe la conciencia y el lenguaje; muchas veces no hay acuerdos entre reglas de convivencia como: justicia, bondad, rectitud; la relación no es objetiva.

Referencias BibliográficasFreire, P. (1972). La educación como práctica de la libertad. México, México: Siglo XXI.Gardner, H. (1995). Inteligencias múltiples. La teoría en la práctica. Barcelona, España: Paidós.Giroux, H. (1990). Los profesores como intelectuales: Hacia una pedagogía crítica del aprendizaje. Barcelona, España: Piados.Godino, J.; Batanero, C. (1998). The dialectic relationships amory theory, ddevelopment and practice in Mathematics Education: a meta análisis of theree investigations. En Malara, N. A. 1998:13-22.González, J. (2004). Bases de la Teoría Educativa Transcompleja. Un camino emergente de la Educación, [en línea], de http://www.cea.ucr.ac.cr/

catedrau/attachments/078_Bases%20de%20la%20Teoria%20Educativa%20Transcompleja%20Dr.Gonzalez.pdfGuerrero, O. (2007). Teoría Crítica y Educación Matemática. Revista Evaluación e Investigación 2(1): 24-41.Morín, E. (1998). Introducción al pensamiento complejo. Madrid, España: Gedisa.Morín, E. (1999). Los siete saberes necesarios para la educación del futuro. Caracas, Venezuela: UNESCO, FACES-UCV. CIPOST.Morín, E. (2003). El método II. La vida de la vida. Madrid, España: Cátedra.Morín, E. (2004). Unir los conocimientos. La Paz: Bolivia.Morín, E. (2006). El método IV. Ética. Madrid, España: Cátedra.Nicolescu, B. (2002). Manifesto of Transdisciplinarity. Albany: State University of New York.Pérez, E. (2003). Para pensar en la formación del docente venezolano del siglo XXI. Revista de Teoría y Didáctica de las Ciencias Sociales 8: 189-208.Rodríguez, M. (2010b). Matemática, Cotidianidad y Pedagogía Integral: Elementos Epistemológicos en la Relación Ciencia-Vida, en el Clima Cultural del Presente. Tesis Doctoral. Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada. Caracas, Venezuela.Rodríguez, M. (2011ª). Pedagogía integral: ruptura con la tradicionalidad del proceso de enseñanza de la matemática. Aletheia. Revista de Desarrollo, Humano, Educativo y Social Contemporaneo 3 (2): 1-16.Rodríguez, M. (2011b). La ética en la praxis de la tríada: matemática –


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SIGNIFICADOS INSTITUCIONALES Y PERSONALES DE LOS OBJETOS MATEMÁTICOS PUESTOS

EN JUEGO EN EL PROCESO DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE DE LA MATEMÁTICA

Martínez Angélica y Arrieche MarioUniversidad Pedagógica Experimental Libertador de Maracay

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ResumenEl significado que los profesores y los estudiantes le asignan a los distintos objetos matemáticos puestos en juego en cada contexto de estudio; puede ser factor influyente en la intensificación de la problemática existente en la enseñanza y aprendizaje de la matemática en todos los niveles educativos del país. Ante esta situación, esta investigación tiene como objetivo identificar, describir, explicar, interpretar y analizar los significados institucionales y personales de los objetos matemáticos puestos en juego en los procesos de enseñanza y aprendizaje de la matemática. Para lograr el objetivo planteado se estimará la clasificación en el marco del enfoque ontosemiótico de la cognición e instrucción matemática (EOS), donde se tienen: los significados institucionales, los significados personales; además del uso de otras nociones. Desde el punto de vista metodológico, se combinará el estudio documental y cualitativo en la faceta epistemológica de la investigación; para la faceta instruccional se considerará el estudio de casos de experiencias de enseñanza seguido por los criterios derivados del análisis semiótico; mientras para la faceta cognitiva, se tendrá un enfoque cuantitativo y experimental combinado con un enfoque cualitativo e interpretativo, siendo la encuesta la técnica a aplicar. Cabe destacar que esta investigación se encuentra en fase de ejecución y está acreditado en el Programa de Estímulo a la Innovación e Investigación (PEII), donde los aportes educativos esperados, al implementar nuevas tecnologías y recursos, como al analizar reflexivamente posibles mejoras curriculares, instruccionales y didácticas, serán de gran alcance.

Palabras clave: enfoque ontosemiótico, enseñanza de la matemática, cognición e instrucción matemática.


SIGNIFICADOS INSTITUCIONALES Y PERSONALES DE LOS OBJETOS MATEMÁTICOS PUESTOS

EN JUEGO EN EL PROCESO DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE DE LA MATEMÁTICA

Martínez Angélica y Arrieche MarioUniversidad Pedagógica Experimental Libertador de Maracay

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ResumenEl significado que los profesores y los estudiantes le asignan a los distintos objetos matemáticos puestos en juego en cada contexto de estudio; puede ser factor influyente en la intensificación de la problemática existente en la enseñanza y aprendizaje de la matemática en todos los niveles educativos del país. Ante esta situación, esta investigación tiene como objetivo identificar, describir, explicar, interpretar y analizar los significados institucionales y personales de los objetos matemáticos puestos en juego en los procesos de enseñanza y aprendizaje de la matemática. Para lograr el objetivo planteado se estimará la clasificación en el marco del enfoque ontosemiótico de la cognición e instrucción matemática (EOS), donde se tienen: los significados institucionales, los significados personales; además del uso de otras nociones. Desde el punto de vista metodológico, se combinará el estudio documental y cualitativo en la faceta epistemológica de la investigación; para la faceta instruccional se considerará el estudio de casos de experiencias de enseñanza seguido por los criterios derivados del análisis semiótico; mientras para la faceta cognitiva, se tendrá un enfoque cuantitativo y experimental combinado con un enfoque cualitativo e interpretativo, siendo la encuesta la técnica a aplicar. Cabe destacar que esta investigación se encuentra en fase de ejecución y está acreditado en el Programa de Estímulo a la Innovación e Investigación (PEII), donde los aportes educativos esperados, al implementar nuevas tecnologías y recursos, como al analizar reflexivamente posibles mejoras curriculares, instruccionales y didácticas, serán de gran alcance.

Palabras clave: enfoque ontosemiótico, enseñanza de la matemática, cognición e instrucción matemática.

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IntroducciónLa pregunta inicial que motivó esta investigación fue ¿Qué significados institucionales y personales se le pueden atribuir a los objetos matemáticos puestos en juego en el proceso de enseñanza y aprendizaje de la matemática de los diferentes niveles del Sistema Educativo Venezolano? En relación a esta pregunta, se considera que el significado dado por los profesores y los estudiantes a los distintos objetos matemáticos puestos en juego en el contexto de estudio en el que están inmersos, es uno de los factores, que puede influir en la intensificación de la problemática existente en la enseñanza y el aprendizaje de la matemática en todos los niveles educativos del país, siendo un problema didáctico abierto y de interés para abordar en esta investigación, confiando que los aportes serán significativamente positivos dada la situación actual.Es de hacer notar, que en este trabajo se especifica que el significado que los profesores, los libros de texto y los estudiantes le atribuyen a un determinado objeto matemático no es sólo la definición de su concepto, sino que también involucra los ejemplos, los tipos de problemas, las notaciones, las propiedades y las demostraciones de los teoremas referidos a dicho objeto. En este sentido, es de interés explicar, describir y analizar los significados que poseen los profesores de matemática, cómo los transmiten, los que están propuestos en los libros de texto y en los currículos y los que efectivamente son usados en las evaluaciones que realizan a sus estudiantes; los cuales se definen como significados institucionales.

Por otra parte, se agrega a esta lista los significados que los estudiantes manifiestan en el proceso de enseñanza y aprendizaje de un contenido matemático, considerando cómo aprenden, las dificultades que presentan y los errores cometidos; a tales significados se denominan significados personales.Esta investigación permitirá responder sistemáticamente las interrogantes que son formuladas según tres dimensiones o categorías: epistemológica, cognitiva e instruccional (Godino, 1999; Arrieche, 2002, Capace, 2008).Generalmente la noción de significado es utilizada informalmente en los estudiodidácticos relacionados con la matemática, la cual constituye un tema central de mucha discusión en Filosofía, Semiótica, Lógica, Sociología, Pedagogía y en otras disciplinas interesadas en estudiar el conocimiento humano (Godino, 1994). Además, la investigación actual, en Didáctica de la Matemática, toma en cuenta el análisis de esta noción para abordar el estudio de los procesos de enseñanza y aprendizaje de esta asignatura en cualquiera de los niveles educativos existentes.En tal sentido, se considera necesario el desarrollo de esta investigación porque al poner en funcionamiento el modelo semiótico-antropológico para la investigación en Didáctica de la Matemática, conocido actualmente como enfoque ontosemiótico de la cognición e instrucción matemática (Godino, 2003) y usado en sus investigaciones por Arrieche (2010), Alvarenga (2010), Álcocer (2009), Capace (2008), Arrieche (2002), Tauber (2001), Roa (2000), Font (2000), y Recio (1999),


respectivamente, permitirá conocer toda la riqueza contenida en relación a los significados institucionales y personales de los objetos matemáticos inmersos en el currículo de los diferentes niveles de nuestro Sistema Educativo Venezolano.También se considera como un valioso aporte de este estudio, el planteamiento de otros subproblemas generados de éste, tales como la identificación y análisis de los significados transmitidos por un profesor, los utilizados para evaluar a los estudiantes, los encontrados en un libro de texto, los manifestados por los estudiantes después de un proceso de estudio, entre otros.Cabe destacar que la realización de esta investigación induce a realizar una descripción sistemática del tipo de errores cometidos por los estudiantes en el aprendizaje de los contenidos matemáticos que conforman los diferentes programas de los niveles educativos considerados. Además, un número considerable de los subproblemas que se generen de la misma, se convertirán en el trabajo de grado y tesis doctorales de algunos estudiantes de Maestrías en Enseñanza de la Matemática y Doctorado en Educación de algunas Universidades del país, tales como Universidad Pedagógica Experimental Libertador-Maracay (UPEL-Maracay), Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda (UNEFM), la Universidad de Carabobo (UC), Universidad Nacional Experimental Rómulo Gallegos (UNERG), entre otras.Godino (1999) considera que la investigación didáctica debe hacer esfuerzos para poner en relación y

articular las diversas facetas que se ponen en juego en los procesos de enseñanza y aprendizaje de las matemáticas en el seno de los sistemas didácticos. Entre estas facetas se identifican las siguientes: epistemológica (la naturaleza del contenido matemático); cognitiva (procesos de comprensión de los estudiantes; dificultades y obstáculos), e instruccional (procesos de enseñanza y aprendizaje en contextos escolares, currículo y procesos de estudio). Con base a esto, serán descritas, las nociones teóricas que se usarán en el estudio de las tres dimensiones mencionadas, desarrolladas en el modelo teórico propuesto por autores, que lo consideran como un enfoque semiótico-antropológico a la investigación en didáctica de las matemáticas (Godino y Batanero, 1994; Godino y Batanero, 1997).Entre las nociones básicas que proponen los autores citados para el análisis didáctico están las de “significado institucional y personal de un objeto matemático”. Tales significados se conciben como los sistemas de prácticas (operativas y discursivas) realizadas por una persona (o en el seno de una institución) para resolver un campo de problemas matemáticos.Godino (2003) complementa la información sobre los significados institucionales y personales con una clasificación de los mismos. Para los significados institucionales se mencionan cuatro tipos: “Significados de referencia, pretendido, implementado y evaluado” (Godino, 2003, p.10). Los significados de referencia son aquellos que están presentes en los libros de

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textos y que los expertos consideran que poseen el tipo de prácticas correspondientes al objeto matemático en estudio. Dichos significados son normalmente utilizados por los docentes al preparar la planificación de su clase, éstos le ayudan a ordenar y discriminar entre los aspectos que conforman el contenido del tema a enseñar, tomando en cuenta las características del proceso. Los significados pretendidos son aquellos que están involucrados en la planificación de las actividades (sistemas de prácticas) que permitan al estudiante alcanzar el conocimiento del objeto matemático.Los implementados sirven de referencia para el estudio de los estudiantes y la planificación de las evaluaciones. Los significados evaluados son los que son considerados por el docente al seleccionar las tareas y al construir pruebas, cuestionarios, entre otros.Los significados personales son clasificados en: “global, declarado y logrado” (Godino, 2003). Los significados globales se refieren a todas las experiencias incluidas dentro de un sistema de prácticas, expresadas efectivamente por el educando sobre un contenido matemático. Los declarados proporcionan información sobre las prácticas referidas a la evaluación propuesta. Los significados logrados son aquellos que se manifiestan en las prácticas y que están de acuerdo con las pautas institucionales.Los sistemas de prácticas que una institución considera apropiados para resolver un tipo de tareas son denominados por Chevallard et al., (1997) una praxeología matemática,

noción que se puede asimilar con la que Godino y Batanero (1997) denominan “significado institucional de un objeto matemático”. La interpretación de las praxeologías como significados de los objetos matemáticos (teorías, contenidos u organizaciones matemáticas) supone la adopción de una epistemología de tipo pragmatista y relativista (en consonancia con la filosofía de las matemáticas de Wittgenstein).La noción de praxeología constituye una herramienta potente para analizar la variedad de significados atribuidos a las expresiones “teoría de conjuntos” y “número natural”. Para seleccionar los aspectos de la teoría de conjuntos viables en un nivel y contexto educativo es necesario disponer de las diversas posibilidades e identificar sus elementos constituyentes, así como tener en cuenta las relaciones ecológicas entre los objetos matemáticos (Godino, 1993).Por otra parte, para describir y explicar los logros y dificultades de los estudiantes se deben analizar con suficiente detalle el proceso de estudio, los patrones de interacción docente-discente a lo largo del proceso, así como la trama compleja de objetos y relaciones que constituyen el conocimiento pretendido. Con dicho fin las nociones de “praxeología didáctica” y “función semiótica” pueden ser herramientas conceptuales útiles.La noción de praxeología didáctica [Chevallard, (1997)] se corresponde con la de praxeología matemática, pero en este caso el componente praxémico se refiere a las tareas del profesor y del estudiante, las técnicas de estudio, y de ayuda al estudio. Para el profesor, en el momento de la planificación de


la enseñanza, se trata de diseñar una praxeología matemática viable y en el momento de la realización de la instrucción se trata de decidir y aplicar las técnicas de ayuda al estudio mejor adaptadas.Un aspecto integrante de la praxeología didáctica es la distribución en el tiempo de las diversas funciones docentes y discentes en conjunción con los distintos componentes de las praxeologías matemáticas. Se necesita describir el diálogo efectivamente ocurrido entre profesor y estudiante a propósito de cada componente del saber matemático, o prever posibles alternativas para tales diálogos e interacciones. Los distintos elementos que componen la praxeología matemática escolar deberán ser abordados por el docente y discente de acuerdo con patrones de interacción definidos y distribuidos en el tiempo, lo que constituye una trayectoria didáctica.Otro concepto a tratar bajo el enfoque ontosemiótico, es considerar como objeto o entidad matemática “todo aquello que puede ser indicado, todo lo que puede señalarse o a lo cual puede hacerse referencia, cuando hacemos, comunicamos o aprendemos matemáticas” (Godino, 2001). Para analizar los procesos de enseñanza y aprendizaje de las matemáticas se considera necesario explicitar los distintos tipos de objetos mediante los cuales describir la actividad matemática y los productos resultantes de la misma.Godino (2001) propone los siguientes tipos de entidades:• Lenguaje (términos, expresiones, notaciones, gráficos). En un texto vienen dados en forma escrita o gráfica pero

en el trabajo matemático pueden usarse otros registros (oral, gestual). Mediante el lenguaje (ordinario y específico matemático) se describen otros objetos no lingüísticos.• Situaciones (problemas más o menos abiertos, aplicaciones extramatemáticas o intramatemáticas, ejercicios); son las tareas que inducen la actividad matemática.• Acciones del sujeto ante las tareas matemáticas (operaciones, algorítmos, técnicas de cálculo, procedimientos).• Conceptos, dados mediante definiciones o descripciones (número, punto, recta, media, función)• Propiedades o atributos de los objetos mencionados, que suelen darse como enunciados o proposiciones.• Argumentaciones que se usan para validar y explicar las proposiciones (seandeductivas o de otro tipo).Estos seis tipos de objetos que se ponen en juego en la actividad matemática, son los constituyentes primarios de otros objetos más complejos u organizaciones matemáticas, como los sistemas conceptuales, teorías, entre otros.Las entidades lingüísticas tienen un papel representacional, se ponen en lugar de las restantes, y también instrumental, o sea deben contemplarse además como instrumentos de la actividad matemática. Aunque mucha actividad matemática es mental, poco podríamos avanzar en el trabajo matemático si no tuviéramos el recurso de la escritura, la palabra y los restantes registros materiales.Las situaciones-problemas matemáticas son las promotoras y contextualizadoras de la actividad matemática, y junto con las acciones (algoritmos, operaciones,


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procedimientos) constituyen el componente práctico de las matemáticas, la acción dirigida a un fin. Parece apropiado describir a estos dos componentes (situacionesproblemas y acciones) como praxis, según propone Chevallard (1997).Los otros tres componentes (conceptos-definiciones, proposiciones, argumentaciones) desempeñan un papel normativo en las matemáticas. Son el resultado de una actividad reflexiva y regulativa de la praxis; conjuntamente se pueden describir como los componentes teóricos o discursivos (logos).Este agrupamiento de las entidades matemáticas en praxis y logos no quiere decir que entre dichos componentes no existan relaciones de interdependencia. El lenguaje está presente de manera intrínseca y constitutiva tanto en la praxis como en el logos; el logos encuentra su razón de ser en la praxis y ésta se desarrolla y rige por el logos.Las entidades matemáticas, según el juego de lenguaje en que participan, pueden ser consideradas desde las siguientes facetas o dimensiones duales: ostensiva – no ostensiva, concreta – abstracta, elemental – sistémica, expresión - contenido, personal – institucional.Finalmente, la noción de función semiótica pretende tener en cuenta la naturaleza esencialmente relacional de la actividad matemática y de los procesos de difusión del conocimiento matemático. Se dice que se establece una función semiótica entre dos entidades (ostensivas o no ostensivas) cuando entre ambas se establece una dependencia representacional o instrumental, esto es,

una de ellas se “pone en lugar de la otra”, o una de ellas “es usada por la otra”. Esta noción permite formular en términos semióticos, y de una manera general y flexible el conocimiento matemático y explicar en términos de conflictos semióticos las dificultades y errores de los estudiantes.El objetivo general de esta investigación consiste en identificar, describir, explicar, interpretar y analizar los significados institucionales y personales de los objetos matemáticos puestos en juego en los procesos de enseñanza y aprendizaje de la matemática. Para lograr esta meta se utilizará la clasificación realizada por Godino (2003), en el marco del enfoque ontosemiótico de la cognición e instrucción matemática (EOS), de los significados institucionales en significados institucionales de referencia, pretendidos, implementados y evaluados; y de los significados personales en globales, declarados y logrados; además del uso de otras nociones de este enfoque, tales como: Configuraciones didácticas (epistémicas y cognitivas), Idoneidad didáctica, criterios de idoneidad didáctica (Epistémica, cognitiva, mediacional, interaccional, emocional y ecológica). Los objetivos específicos se enumeran a continuación: a) Determinar el significado institucional de referencia de los objetos matemáticos contenidos en el currículo de los diferentes niveles del Sistema Educativo Venezolano; b) Determinar, a través del análisis de libros de textos, el significado institucional pretendido que se quiere enseñar en cualquiera de las instituciones escolares existentes en el país; c) Analizar el


significado institucional implementado de un objeto matemático en un grupo de estudiantes de los niveles educativos existentes; d) Analizar el significado personal declarado por los alumnos tras un proceso de estudio de temas matemáticos contenidos en los niveles educativos existentes; e) Evaluar el proceso de enseñanza y aprendizaje de la matemática mediante los criterios de Idoneidad didáctica; f) Caracterizar las configuraciones epistémicas y cognitivas de los objetos matemáticos puestos en juego de los procesos de enseñanza y aprendizaje de la matemática.

Materiales y MétodosLa naturaleza del problema considerado conduce a un paradigma metodológico de tipo mixto entre métodos cualitativos y cuantitativos (Goetz y Lecompte, 1988). En tal sentido, se combina el estudio documental y cualitativo en la faceta epistemológica de la investigación con diversas técnicas y enfoques en la parte instruccional y cognitiva.Las cuestiones relativas a la faceta instruccional se enfocan mediante el estudio de casos de experiencias de enseñanza diseñadas con criterios derivados del análisis semiótico y de los estudios cognitivos previos. Aquí el método de observación desempeñará un papel relevante.Con el objeto de caracterizar las praxeologías matemáticas construidas por el profesor en la enseñanza de los objetos matemáticos en los diferentes niveles educativos, se tendrá como técnica la observación no participante de las clases correspondientes, dado que se requiere registrar de forma fiel el

desarrollo de la clase del tema enseñado, con el propósito de analizar el texto correspondiente, utilizando la técnica del análisis “semiótico” descrita por Godino (2001) como aquella que permite caracterizar tanto los significados sistémicos (praxeológicos) de un objeto matemático como los significados elementales puestos en juego en un acto de comunicación matemática.Entonces, se entenderá como análisis semiótico de un texto matemático, a su descomposición en unidades, la identificación de las entidades puestas en juego y las funciones semióticas que se establecen entre los mismos por parte de los distintos sujetos. El análisis semiótico será pues la indagación sistemática de los significados (contenidos de las funciones semióticas) puestos en juego a partir de la trascripción del proceso, y de cada una de las partes en que se puede descomponer dicho texto, para una interpretación potencial (análisis a priori). Cuando el texto corresponde al protocolo de respuestas de los sujetos en interacciones efectivas el análisis permitirá caracterizar los significados personales atribuidos de hecho por los emisores de las expresiones (análisis a posteriori). En ambos casos se pueden confrontar con los significados institucionales de referencia, lo que permite formular hipótesis sobre conflictos semióticos potenciales y contrastarlos con los efectivamente ocurridos.Para aplicar esta técnica se requiere disponer de los textos con la planificación del proceso instruccional, transcripciones del desarrollo de las clases, entrevistas y respuestas escritas


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a las pruebas de evaluación aplicadas. En definitiva, el análisis se aplicará a un texto que registra la actividad matemática desarrollada por los sujetos participantes. El análisis se basará en descomponer el texto en unidades, que denominaremos semióticas. El criterio para definir las unidades de análisis será el cambio de elemento de significado, esto es, cuando se cambia de problema a estudiar dentro del campo de problemas considerado, se pasa del enunciado del problema al desarrollo de una técnica, el empleo de una notación, al uso o identificación de una propiedad, o a la descripción, sistematización y validación de las soluciones.Finalmente, tanto para la faceta cognitiva como para los criterios de idoneidad, referida a los significados personales de los estudiantes, se tendrá un enfoque cuantitativo y experimental combinado con un enfoque cualitativo e interpretativo, siendo la encuesta la técnica a aplicar, por medio de la cual se obtendrá la información a través de preguntas realizadas a estudiantes, a través de instrumentos como: el cuestionario, la escala, la prueba de conocimientos y los test. En tanto, las preguntas serán de tipo abierto, ya que “permiten mayor libertad de expresión y estimulan la abundancia y la profundidad de la respuesta” (Hurtado de Barrera, 1998), de tal manera que el estudiante podrá definir conceptos, resolver problemas, argumentar procesos, analizar resultados, realizar gráficas y determinar la falsedad o verdad de algunas preguntas.Conclusiones preliminaresEsta investigación por encontrarse en

fase de ejecución, no ha sido culminado, por lo tanto aún no se han podido generar conclusiones finales; sin embargo si puede decirse que permitirá describir el “significado institucional local” de los contenidos matemáticos a estudiar.Ayudará a formular hipótesis sobre puntos críticos de la interacción entre los diversos agentes en los cuales puede haber algunos vacíos de significación, o disparidad de interpretaciones que requieran procesos de negociación de significados y cambios en el proceso de estudio. También permitirá formular explicaciones plausibles de las dificultades de los estudiantes tras el proceso de estudio de los objetos matemáticos y ante todo verificará el impacto educativo al usar nuevas tecnologías y recursos didácticos diversos, que de alguna forma propiciarán el aprendizaje de los conceptos matemáticos. Ante esto, se espera generar dos laboratorios de matemática, para ser usadas en las sedes de la UPEL Maracay y la UNEFM de Falcón, con la finalidad de atender a la población estudiantil de ambas entidades a través de servicios gratuitos para nivelar el aprendizaje de contenidos matemáticos. Los usuarios de dichos equipos, serán tanto estudiantes de pregrado como profesores de ambas instituciones, así como estudiantes de otras instituciones locales que realicen talleres de nivelación.

AgradecimientoMil gracias al Gobierno de la República Bolivariana de Venezuela y al ONCTI por permitir y patrocinar este proyecto a través del PEII, con el cual se benefician


tanto investigadores como la comunidad en general.De igual forma, se agradece a quienes laboran tanto en el Instituto Pedagógico de Maracay como en la Universidad Experimental Francisco de Miranda de Falcón, por su asesoría, colaboración y apoyo incondicional para la consecución de este proyecto.También especial gratitud a quienes son partícipes de esta investigación, los profesores y estudiantes de los diversos institutos educativos de nuestro país, por compartir su tiempo, sus experiencias y permitir evaluar su trabajo.

Referencias Bibliográficas Balacheff, N. (1990). Towards a “problématique” for research on mathematics teaching. Journal for Research in Mathematics Education, 21 (4): 259-272Brousseau, G. (1980). Address of members of the G.R.D.M. (France) at the ICME IV.Bruner, J. (1991). Actos de significado. Más allá de la revolución cognitiva. Madrid: Alianza. Col. Psicología menor.Chevallard, Y, Bosch, M. y Gascón, J. (1997). Estudiar matemáticas: el eslabón perdido entre la enseñanza y el aprendizaje. Barcelona: Horsori e ICE de la Universidad de Barcelona.Cohen, L.; Manion, L. (1990). Métodos de investigación educativa. Madrid: La Muralla.Dummett, M. (1991). ¿Qué es una teoría del significado? En L.M. Valdés (Ed.) La búsqueda del Significado. Madrid:

Tecnos [Original en ingés publicado en 1975]Godino, J. D. (2001). Un enfoque semiótico de la cognición matemática. Departamento de Didáctica de la Matemática. Universidad de Granada, [en línea], de http://www.ugr.es/local/jgodino/Godino, J. D.; Batanero, C. (1994). Significado institucional y personal de los objetos matemáticos. Recherches en Didactique des Mathématiques, 14 (3): 325-355.Godino, J.D. (1999). Implicaciones metodológicas de un enfoque semióticoantropológico para la investigación en didáctica de las matemáticas. En T. Ortega (Ed.), Actas del III Simposio de la SEIEM. 196-212.Goetz, J.; Lecompte, M. (1988). Etnografía y diseño cualitativo en investigación educativa. Madrid: Morata. Shaum. Libros Mc Graw - Hill.González, F. (2003). Educación Matemática. Comunicación presentada en la I Jornada de investigación en Educación Matemática de la UPEL Maracay.Recherches en Didactique des Mathematiques. 2 (1):130-135Roa, R. (2000). Razonamiento combinatorio en estudiantes con preparación matemática avanzada. Tesis Doctoral. Departamento de Didáctica de la Matemática de la Universidad de Granada.Sierpinska, A. (1990). Some remarks on understanding in mathematics. For the learnig of mathematics. 10 (3): 24-36.


http://www.ugr.es/local/jgodino/

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DETERMINACIÓN ESPETROFOTOMÉTRICA DE LOS NIVELES DE Ca, Mg, K y Na EN LECHE

PASTEURIZADA DE CABRA, CONSUMIDA EN LA CIUDAD DE MARACAIBO

Controsceri Giovanni,. Amaya Roman, Angulo Andrea, Oberto Humberto, Villasmil Jesús,. Campos Jesús, Fernández Denny R,

Granadillo VíctorLaboratorio de Instrumentación Analítica. Universidad del Zulia

[email protected]

ResumenLa leche de cabra constituye una alternativa beneficiosa en la alimentación humana, fundamentada en su fácil digestibilidad para los consumidores que son alérgicos a las proteínas e intolerantes a la lactosa de la leche de vaca. Es por ello que el consumo de leche de cabra va en aumento día a día. En este trabajo se presentan las concentraciones de Ca, Mg, K, y Na en muestras de leches pasteurizadas de cabra expendidas en la ciudad de Maracaibo, determinadas mediante las técnicas de absorción y emisión atómica con llama (FAAS y FAES). Se realizó un muestreo aleatorio, recolectando muestras de leche líquida de cabra (n=35), en presentaciones comerciales de 1L. Las muestras fueron digeridas con HNO3/H2O2 usando calentamiento a presión atmosférica, con la finalidad de eliminar la materia orgánica, principalmente la grasa. La precisión media general (expresada como DER) fue 0,99%. La exactitud del método se evaluó mediante estudios de recuperación, obteniendo porcentajes promedios entre 95 y 105 %. Los límites de detección (LD=3σ/m) obtenidos fueron de 0,027; 0,005; 0,002 y 0,002 mg/L para Ca, Mg, K y Na, respectivamente. Las concentraciones obtenidas (media ± DE, mg/L) fueron: Ca, 960,72 ± 64,32; Mg, 98,84 ± 0,12; K, 1416,51 ± 23,09; y Na, 1296,61 ± 41,44. Estas concentraciones estuvieron por debajo de los niveles esperados para el calcio, magnesio y potasio, a diferencia del sodio, que se encontró en niveles altos perjudiciales para la salud, sugiriendo posible adulteración con NaCl. Las metodologías aplicadas fueron exactas, precisas y libres de interferencias.

Palabras clave: FAAS, FAES, leche de cabra, minerales esenciales.



DETERMINACIÓN ESPETROFOTOMÉTRICA DE LOS NIVELES DE Ca, Mg, K y Na EN LECHE

PASTEURIZADA DE CABRA, CONSUMIDA EN LA CIUDAD DE MARACAIBO

Controsceri Giovanni,. Amaya Roman, Angulo Andrea, Oberto Humberto, Villasmil Jesús,. Campos Jesús, Fernández Denny R,

Granadillo VíctorLaboratorio de Instrumentación Analítica. Universidad del Zulia

[email protected]

ResumenLa leche de cabra constituye una alternativa beneficiosa en la alimentación humana, fundamentada en su fácil digestibilidad para los consumidores que son alérgicos a las proteínas e intolerantes a la lactosa de la leche de vaca. Es por ello que el consumo de leche de cabra va en aumento día a día. En este trabajo se presentan las concentraciones de Ca, Mg, K, y Na en muestras de leches pasteurizadas de cabra expendidas en la ciudad de Maracaibo, determinadas mediante las técnicas de absorción y emisión atómica con llama (FAAS y FAES). Se realizó un muestreo aleatorio, recolectando muestras de leche líquida de cabra (n=35), en presentaciones comerciales de 1L. Las muestras fueron digeridas con HNO3/H2O2 usando calentamiento a presión atmosférica, con la finalidad de eliminar la materia orgánica, principalmente la grasa. La precisión media general (expresada como DER) fue 0,99%. La exactitud del método se evaluó mediante estudios de recuperación, obteniendo porcentajes promedios entre 95 y 105 %. Los límites de detección (LD=3σ/m) obtenidos fueron de 0,027; 0,005; 0,002 y 0,002 mg/L para Ca, Mg, K y Na, respectivamente. Las concentraciones obtenidas (media ± DE, mg/L) fueron: Ca, 960,72 ± 64,32; Mg, 98,84 ± 0,12; K, 1416,51 ± 23,09; y Na, 1296,61 ± 41,44. Estas concentraciones estuvieron por debajo de los niveles esperados para el calcio, magnesio y potasio, a diferencia del sodio, que se encontró en niveles altos perjudiciales para la salud, sugiriendo posible adulteración con NaCl. Las metodologías aplicadas fueron exactas, precisas y libres de interferencias.

Palabras clave: FAAS, FAES, leche de cabra, minerales esenciales.


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IntroducciónLa leche es una fuente nutritiva importante para la dieta humana, la cual es consumida por personas de todas las edades [Campillo et al., (1998)], la misma está compuesta de grasas, proteínas, vitaminas, azúcares y metales esenciales, entre otros. De estos componentes de la leche, unos de los más importantes son los metaless esenciales ya que desempeñan funciones vitales en el cuerpo humano. Entre éstos se encuentran el calcio (Ca), magnesio (Mg), potasio (K) y sodio (Na), [Hussain et al., (2010); Licata et al., (2004); Do Nascimento et al., (2010); Jaffar et al., (2004)]. El consumo de leche de cabra se ha incrementado debido a que constituye una alternativa beneficiosa en ciertos aspectos en la alimentación humana, ya que puede ser consumida por la mayoría de los intolerantes a la lactosa y alérgicos a las caseínas de la leche de vaca. Además de su mayor digestibilidad, debida al menor tamaño de sus glóbulos grasos (Pandya y Ghodke, 2007). Sin embargo, la información disponible sobre la composición de la leche de cabra es escasa, especialmente su contenido de minerales, por lo que es necesario realizar estudios que permitan conocer o actualizar la información nutricional de la misma. La cuantificación de metales trazas debe realizarse con técnicas sensibles, libres de interferencias, con poco tratamiento de la muestra. Entre las técnicas más empleadas se encuentra la espectrometría atómica de llama, en el modo de absorción (FAAS) y de emisión (FAES). Por todo lo expuesto anteriormente, en este trabajo se realizó la determinación de las concentraciones

totales de Ca, Mg, K y Na en leches pasteurizadas de cabra consumidas en la ciudad de Maracaibo empleando la FAAS y FAES.

Materiales y MétodosEquipos y reactivosPara la determinación analítica de los metales se utilizó un espectrofotómetro Perkin-Elmer, modelo 2380, en el modo de absorción para Mg y emisión para Ca, K y Na. Las digestiones de las muestras se realizaron con ayuda de una plancha de calentamiento Barnstead-Thermolyne modelo 2200. Los volúmenes se midieron con micropipetas Gilson (Pipetman).Todos los reactivos utilizados para el desarrollo de esta investigación fueron de grado analítico. Las curvas de calibración fueron preparadas diariamente por dilución de la solución concentrada del metal (100 mg/L) en ácido nítrico 0,01 M. Para la determinación de calcio y magnesio se adicionó una solución de cloruro de lantano (100 mg/L) para evitar interferencias por fosfatos. Las digestiones de las muestras se realizaron con ácido nítrico concentrado (HNO3, Merck) y peróxido de hidrógeno 30% (H2O2, Merck). ProcedimientoSe recolectaron 35 muestras de leche líquida pasteurizada de cabra de un litro de capacidad (1 L), expendidas en diferentes puntos de la ciudad de Maracaibo. Las muestras de leche (5 mL) fueron digeridas con ácido nítrico concentrado (2,5 mL) y peróxido de hidrógeno (1 mL) con calentamiento a presión atmosférica y filtradas por gravedad para separar la grasa. Para la determinación analítica de Ca, Mg, K y


Na en leche de cabra se aplicaron factores de dilución de 250X. Todas las muestras fueron analizadas por triplicado y leídas por pentaplicado.

Resultados y DiscusiónDurante el desarrollo metodológico se evaluaron los parámetros de mérito analítico, tales como: exactitud, precisión, interferencias no espectrales, límite de detección, sensibilidad instrumental, y aplicabilidad de los métodos desarrollados; para garantizar de esta manera la calidad analítica de los mismos. A continuación se presentan los resultados obtenidos en la optimización de los parámetros analíticos. La exactitud de los métodos fue evaluada

por medio de estudios de recuperación para cada metal. En la Tabla 1, se muestran los porcentajes de recuperación obtenidos para Ca y para Mg. Todos los porcentajes estuvieron dentro del intervalo aceptado internacionalmente (ca. 95-105%). Por lo tanto, los métodos empleados resultaron ser confiables para la cuantificación de los metales en muestras de leche de cabra.

Tabla 1. Estudio de recuperación para la determinación de Ca y Mg en muestras mineralizadas de leche de cabra con HNO3-H2O2 por FAAS y FAES

Concentración

Metal Añadida (mg/L)

Esperada (mg/L)

Encontrada (mg/L)

Recuperación (%)

Ca

1,0 2,875 2,727 94,852,0 3,875 3,734 96,363,0 4,875 4,711 96,64

± DE 95,95 ± 0,96

Mg

0,05 0,246 0,249 101,220,10 0,296 0,296 100,000,20 0,396 0,392 98,99

± DE 100,07 ± 1,12

En la Tabla 2, se muestra el estudio de precisión en la corrida y entre corridas, expresado como desviación estándar relativa (DER) en porcentaje. Todos los valores obtenidos se encuentran dentro del intervalo óptimo aceptado internacionalmente (ca. <5%).

Controsceri et al., 2014

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Tabla 2. Estudio de precisión para la determinación de Ca, Mg, K y Na en muestras mineralizadas de leche de cabra por FAAS y FAES

En la corrida Entre corridasMuestraa

Media (mg/L) DE (mg/L) DER (%) DE (mg/L) DER (%)Leche de cabra Ca 3,76 0,0086 0,23 0,0553 1,47Mg 0,39 0,0024 0,60 0,0027 0,68K 5,56 0,0809 1,45 0,0488 0,88Na 4,94 0,0702 1,42 0,0588 1,19

a: Muestra preparada por triplicado y leída por pentaplicado

Los límites de detección (LD=3σ/m, expresado en mg/L) fueron: 0,027; 0,005; 0,002 y 0,002 mg/L para Ca, Mg, K y Na, respectivamente; y la concentración característica (Co, en mg/L) fue de 0,080 y 0,010 mg/L, para

Ca y Mg, respectivamente. Estos valores experimentales de LD y Co son similares a los reportados por el fabricante del equipo. Los resultados se muestran en la Tabla 3.

Tabla 3. Sensibilidad instrumental y límites de detección para la determinación de Ca, Mg, K y Na por FAAS y FAES

Ca Mg K NaLD, mg/L 0,027 0,005 0,002 0,002Co, mg/L 0,080 0,010 - -

LD: Límite de detección; Co: Concentración característica

Se realizó un estudio de interferencias no espectrales mediante el método de adición estándar, comparando las pendientes de la curva de calibración y adición estándar, el error entre pendientes fue de 3,59%, afianzando el uso de curvas de calibración para la cuantificación de las concentraciones metálicas.

Una vez garantizada la calidad analítica de los métodos desarrollados para la determinación de Ca, Mg, K y Na en muestras de leche de cabra mediante

técnicas espectrométricas de FAAS y FAES, se determinaron los niveles de dichos metales en muestras de leche líquida pasteurizada de cabra. En la Tabla 4, se detallan los resultados obtenidos en el análisis de las muestras de leche de cabra. La concentración de Ca obtenida fue de 960,72 mg/L, muy por debajo del valor esperado de 1.450 mg/L para la leche de esta especie animal. Las concentraciones promedio de magnesio y sodio encontradas en las muestras de leche de cabra fueron de 98,84 y 1.296,61 mg/L.


Tabla 4. Concentraciones totales de Ca, Mg, K y Na en muestras de leche de cabra determinados por FAAS y FAES

Concentración, en mg/LMetal ± DE C.V. (%) Intervalo Estadístico Intervalo

ExperimentalCa 960,72 ± 64,32 6,70 896,40 – 1025,04 899,07 – 1118,01Mg 98,84 ± 0,12 0,12 98,72 – 98,96 92,22 – 102,09K 1416,51 ± 23,09 1,63 1393,42 – 1439,60 1381,58 – 1463,41Na 1296,61 ± 41,44 3,20 1255,17 – 1338,05 1230,77 – 1364,20

En la Tabla 5 se comparan los valores de las concentraciones de Ca, Mg, K y Na obtenidos en esta investigación con los esperados por el Instituto Nacional de Nutrición de Venezuela (INN). Los niveles de Ca, Mg y K estuvieron por debajo de lo reportado por el INN para leche de cabra. A diferencia de la concentración de Na (1296,6 mg/L), que resultó tres veces mayor al valor esperado por el INN de 420,0 mg/L (INN, 1999). Existen grandes diferencias en relación con los datos aportados por el INN y las concentraciones de metales obtenidas en esta investigación. Por lo que deben evaluarse los diversos factores que pueden influir en la composición de la leche, entre ellos: régimen alimenticio, raza, clima y otros problemas ambientales

(Raynal-Ljutovac et al., (2008). Sin embargo, los altos niveles de sodio encontrados pueden deberse a la posible adulteración de la leche empleando agua salada (NaCl), siendo necesario realizar pruebas que permitan conocer si las propiedades fisicoquímicas de la leche (conductividad eléctrica y el punto crioscópico) fueron alteradas. La ingesta excesiva de Na en la dieta se asocia con riesgos de hipertensión arterial, y otras enfermedades cardiovasculares [Rodríguez et al., (2002)]. Por lo tanto, es esencial revisar y actualizar la información existente sobre el contenido de minerales y elementos trazas en los alimentos de consumo masivo como la leche.

Tabla 5. Comparación entre las concentraciones obtenidas de Ca, Mg, K y Na en las muestras de leche de cabra analizadas con las reportadas por el INN-Venezuela

Metal Este estudio (mg/L) INN (mg/L)7

Ca 960,7 1450,0Mg 98,8 130,0K 1416,5 1700,0Na 1296,6 420,0

ConclusionesLos niveles de Ca, Mg y K encontrados en la leche de cabra estuvieron por debajo de los valores referenciales del Instituto Nacional de Nutrición. El alto contenido de Na encontrado en las muestras analizadas puede ser perjudicial para la

salud de los consumidores. Los métodos aplicados a las muestras de leche resultaron ser confiables, reproducibles y libres de interferencias para la determinación de Ca, Mg, K y Na con la FAAS y FAES.

Controsceri et al., 2014

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AgradecimientoAl personal del Laboratorio de Instrumentación Analítica (LIA) del Departamento de Química de la Facultad Experimental de Ciencias de la Universidad del Zulia, por su apoyo en la realización de las pruebas analíticas.

Referencias BibliográficasCampillo, N.; Viñas, P.; López-García, I.; Hernández-Córdoba, M. (1998). Direct determination of copper and zinc in cow milk, human milk and infant formula samples using electrothermal atomization atomic absorption spectrometry. Talanta. 46: 615-622.Do Nascimento, I.R.; De Jesus, R.M.; Dos Santos, W., Santos Souza, A.; Fragoso, W.D.; Sanches, Dos Reis P. (2010). Determination of mineral composition of fresh bovine milk from the milk-producing areas located in state of Sergipe in Brazil and evaluation employing exploratory analysis. Microchemical Journal. 96: 37-41.Hussain, Z.; Nazir, A.; Shafique, U.; Salman, M. (2010). Comparative study for the determination of metals in milk samples using Flame-AAS and EDTA complexometric titration. Journal Science Research. 1: 9-14.

INN. Instituto Nacional de Nutrición. (1999). Tabla de composición de alimentos para uso práctico. Revisión 1999, publicación Nº 52. Serie cuadernos azules. Jaffar, M.; Shah, M.H.; Shaheen, N.; Khaliq, A.; Tariq, S.R.; Manzoor, S.; Saqib, M. (2004). Pre- and post-expiry metal levels in canned dry milk. Nutrition & Food Science. 34 (2): 65-71.Licata, P.; Trombetta, D.; Cristani, M.; Giofré, F.; Martino, D.; Caló, M.; Naccari, F. (2004). Levels of toxic and essential metals in samples of bovine milk from various dairy farms in Calabria, Italy. Environment International. 30: 1-6.Pandya, A.J.; Ghodke, K.M. (2007). Goat and sheep milk products other than cheeses and yoghurt. Small Ruminant Research. 68: 193-206.Raynal-Ljutovac, K.; Lagriffoul, G.; Paccard, P.; Guillet, I.; Chilliard, Y. (2008). Composition of goat and sheep milk products: An update. Small Ruminant Research. 79: 57-72.Rodríguez, E.M.; Sanz, M.; Díaz, C. (2002). Concentraciones de calcio, magnesio, sodio y potasio en leche materna y fórmulas de inicio. Archivos Latinoamericanos de Nutrición. 52 (4): 406-412.


EFECTO DEL PRETRATAMIENTO DEL LACTOSUERO PREVIO A LA APLICACIÓN DE LA

ULTRAFILTRACIÓN TANGENCIAL CON FINES AGROINDUSTRIALES

Mujica1 Dicson y Sangronis2 Elba1Fundación CIEPE

2Departamento de Procesos Biológicos y Bioquímicos - [email protected]

ResumenEl lactosuero para ser utilizado como ingrediente requiere algún pretratamiento con la finalidad de mejorar su calidad microbiana, eliminar la grasa y evitar la colmatación de la membrana al aplicar ultrafiltración tangencial. El objeto de esta investigación fue evaluar la efectividad de la secuencia de centrifugación, precipitación cálcica y microfiltración como pretratamiento. Se utilizó una muestra de lactosuero proveniente de la elaboración de queso blanco pasteurizado en una industria láctea del estado Yaracuy. Éste fue filtrado con tela de lino para retener partículas suspendidas y luego se aplicó un pretratamiento, utilizando el procedimiento siguiente: centrifugación a 15.000 rpm; precipitación cálcica (adición de 1,2 g/L CaCl2); ajuste del pH a 7,3; calentamiento a 55°C por 8 min; enfriamiento a 4°C y centrifugación a 4.500 rpm por 15 min y, finalmente, microfiltración con membrana de 0,1 m2, porosidad 0,22 μm a 1,0 a 1,5 bar y 25 °C. Con fines comparativos se evaluó la calidad microbiológica del lactosuero crudo y pretratado mediante la presencia de bacterias aerobias, coliformes totales y fecales, mohos y levaduras, E. coli, S. aureus y Salmonella; además del pH, contenido de grasa, proteína y turbidez. El pretratamiento permitió obtener un lactosuero clarificado, microbiológicamente inocuo, sin partículas en suspensión aparente, con reducción del contenido de grasa, proteína y turbidez en 72,8%; 29,7% y 97,8%, respectivamente; el cual puede ser utilizado como materia prima para la obtención de concentrados proteicos como ingrediente para la industria de alimentos.

Palabras clave: concentrado proteico, precipitación termocálcica, microfiltración.

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IntroducciónEl lactosuero está compuesto por agua y sustancias solubles como: lactosa 4,5-5% p/v, proteínas 0,6-0,8% p/v, lípidos 0,4-0,5% p/v y sales minerales 8-10% de extracto seco (Muñi et al., 2005). En Venezuela para el año 2008 se utilizaron 768,67 millones de litros de leche para la producción de queso, generándose aproximadamente 700 millones de litros de lactosuero, de esta cantidad, el 25% se destina para la producción de ricota, requesón y consumo animal, y el resto se desecha. El aprovechamiento del lactosuero en el país, representaría unos 5,6 millones kg de proteína/año, los cuales pueden ser utilizados en formulación de alimentos de alto valor nutricional [Faría et al., (2003); Cavilac, (2008)].Comercialmente, las proteínas del lactosuero pueden ser aprovechadas si se aplican en procesos de ultrafiltración, siendo esta tecnología la más adecuada para su concentración por ofrecer altos rendimientos (Almécija, 2007).Sin embargo, en los procesos de filtración tangencial puede presentarse disminución en el flujo del permeado debido a la acumulación de partículas en la superficie de la membrana por colmatación, atribuidos a factores como condiciones de operación, pretratamiento del producto, morfología de la membrana, entre otros [Ortiz Jerez et al.,(2008)].La colmatación de las membranas en la ultrafiltración del lactosuero, está influenciada por la presencia de calcio y grasa residual, afectando además la funcionalidad de los productos generados y elevando la frecuencia de la limpieza

y los costos de operación. El proceso de ultrafiltración tangencial requiere de la alimentación de una muestra cuyas características físicas, químicas y microbiológicas sean adecuadas, para lo cual se aplican pretratamientos. Ajustes de pH, modificación del contenido de mineral, precipitación termocálcica para remover lípidos residuales y microfiltración para eliminar bacterias, son algunos de los pretratamientos aplicados al lactosuero [Martínez-Hermosilla et al., (2000)].El objetivo esta investigación fue evaluar la efectividad de la secuencia de la centrifugación, precipitación cálcica y microfiltración como pretratamiento del lactosuero, con la finalidad de remover el contenido de grasa, mejorar su calidad microbiana y evitar la colmatación de la membrana al aplicar ultrafiltración tangencial en procesos de concentración de proteínas.

Materiales y MétodosObtención de la muestraSe utilizó una muestra de lactosuero generado en el proceso de elaboración de queso blanco pasteurizado, proveniente de una empresa láctea del estado Yaracuy. Se recolectó un total de 90 L de lactosuero, el cual fue trasladado al laboratorio de la División Control de Aguas, Evaluación y Tratamiento de Residuos Agroindustriales (CAETRA) de la Fundación CIEPE. El lactosuero fue filtrado con tela de lino para retener partículas suspendidas y almacenado en refrigeración hasta su posterior tratamiento.


Pretratamiento del lactosueroPara mejorar la calidad microbiana y eliminar grasa se aplicó una secuencia de tres etapas, las cuales se indican a continuación:CentrifugaciónLactosuero crudo refrigerado a 4°C fue centrifugado en una Super Centrífuga marca Sharples que opera a flujo continuo, con una velocidad de 15.000 rpm.Precipitación termocálcica del lactosueroPara clarificar el lactosuero se utilizó el procedimiento propuesto por Almécija et al., (2009), el cual consiste en: el enfriamiento del lactosuero a 4 °C, ajuste del contenido de calcio con la adición de 1,2 g/L de CaCl2; ajuste a pH 7,3 con adición de NaOH 5 N, calentamiento rápido del lactosuero a 55 °C por 8 minutos para formar los agregados lipídicos y las partículas de fosfato de calcio coloidal; enfriamiento a 4 °C y centrifugación a 4500 rpm por 15 minutos.MicrofiltraciónEl lactosuero obtenido como sobrenadante en la etapa anterior, fue microfiltrado para disminuir la carga microbiana, eliminar la grasa residual y clarificarlo, utilizando un sistema de Filtración de Flujo Tangencial (FFT) modelo Cogent TM marca Millipore, con una membrana tipo Durapore ® de fluoruro de polivinilideno (PVDF), con tamaño de poro 0,22 µm, a presión de 1,0 a 1,5 bar y temperatura de 25 °C. Para evitar la colmatación irreversible de la membrana y recuperar su operatividad, luego de cada ciclo de filtración de 1,5 L, se utilizó un procedimiento de limpieza

descrito por Mourouzidis-Mourouzis y Karabelas (2006) modificado, colocando la membrana de microfiltración por inmersión en un baño de ultrasonido, a una temperatura de 45°C, en presencia de una solución de H3PO4; 0,1 N por 30 min; luego, la membrana fue instalada en el sistema de FFT, recirculando agua bidestilada hasta lograr pH neutro. La solución de limpieza por inmersión fue la recomendada por Millipore BioProcess Division (1998) en su manual de mantenimiento. Antes de cada ciclo de filtración, se midió el flujo de permeado con agua bidestilada y fue comparado con el flujo normalizado de agua de la membrana virgen, con la finalidad de determinar la efectividad de la limpieza. El lactosuero pretratado fue recolectado en envases de plástico y almacenados en congelación a -20°C. En la Figura 1 se presenta la secuencia por etapas del pretratamiento aplicado.

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Figura 1. Secuencia por etapas del pretratamiento del lactosuero: centrifugación, precipitación cálcica y microfiltración respectivamente


AnálisisCon fines comparativos se evaluaron parámetros de control del lactosuero crudo y pretratado mediante el contenido de grasa (AOAC 905.02), proteína (AOAC 991.20), pH (AOAC 981.12) y turbidez (SM 2130-B) (APHA, AWWA, WEF, 2005), para ésta última se utilizó un turbidímetro marca AF Scientific modelo Micro 100, rango 0-1000 UNT. Los resultados se expresan en promedio de dos determinaciones. Además el lactosuero crudo y el sometido a las diferentes etapas se le evaluó la calidad microbiológica según las normas Covenin: presencia de bacterias aerobias (Covenin 902:1987); coliformes totales, fecales y Escherichia coli (Covenin 1104:1996); recuento de mohos y levaduras (Covenin

1337:1990), Staphylococcus aureus (Covenin 1292:2004) y Salmonella (Covenin 1291:2004). La reducción de la variable de control en términos porcentuales fue determinado por la diferencia de la variable medida del lactosuero crudo (Lc) y pretratado (Lp), entre el valor de la variable del lactosuero crudo, según la expresión (1):

% Reducción = (Lc-Lp)x100/Lc (1)

Resultados y DiscusiónUna vez realizado las etapas de pretratamiento a nivel de laboratorio, en la Tabla 1 se presentan las variaciones de los parámetros de control del lactosuero crudo y pretratado, después de las etapas de pretratamiento.

Tabla 1. Parámetros de control del lactosuero después de aplicada las etapas de pretratamiento y su reducción (%)

Parámetro de control

Lactosuerocrudo

Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3%

ReducciónCentrifugación Precipitación cálcica Microfiltración

Grasa, g/100 mL 0,600 0,253 0,218 0,163 72,8

Proteína, g/100 mL 0,94 0,94 0,82 0,66 29,7

Turbidez, UNT 812 725 171 21,8 97,8

pH 5,20 5,20 5,53 5,80

En los resultados se observa una disminución del contenido de grasa, proteína y turbidez. El contenido de grasa del lactosuero crudo fue removido en 72,8%, siendo el mayor contenido de grasa removida en la centrifugación

con un 58%. Muñi e t a l . , (2005) redujeron en un 91,67% el contenido de grasa del lactosuero crudo luego de una centrifugación; por su parte, Souza et al., (2008), demostraron que la centrifugación fue una etapa necesaria


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162

toda vez que removió entre el 60% y 80% de la grasa del suero crudo.A su vez, el contenido de proteína fue reducido en las etapas de precipitación cálcica y microfiltración en un 12,7% y 17%, respectivamente; con lo cual la secuencia de ambas etapas reportan una reducción de 29,7%. En un pretratamiento similar, con precipitación cálcica, Kim et al., (1989) reportaron una reducción del 11% de las proteínas del lactosuero, además de una efectiva remoción de glóbulos de grasa y lipoproteínas del lactosuero. Outinen et al., (2010) estudiaron varios métodos de pretratamiento y su efecto en la composición del lactosuero, señalando una reducción del 15% en las proteínas del lactosuero, utilizando la microfiltración como tratamiento. Jing y Kai-Xiong (2012) estudiaron el pretratamiento del lactosuero con precipitación cálcica antes de la concentración de proteína por ultrafiltración, determinando que en el pretratamiento hubo pérdida de proteínas del 13,6% y la tasa de reducción de grasa fue de 86%.Por otra parte, Almecija (2007) aplicó un pretratamiento con precipitación cálcica con la finalidad de eliminar sales sobre el proceso de ultrafiltración, obteniendo un lactosuero clarificado posterior al pretratamiento, en nuestro caso, los resultados demostraron un lactosuero con turbidez apreciable posterior a la precipitación cálcica que, luego fue clarificado por efecto de la microfiltración, esto fue evidenciado con una reducción de la turbidez del 97,8%,

representando la etapa de precipitación cálcica y microfiltración del 68% y 18% del total, en ese mismo orden. La etapa de microfiltración permitió clarificar el lactosuero pretratado, removiendo las fracciones de grasa residual y del precipitado insoluble formado. En la Figura 2 se observa el registro fotográfico del lactosuero crudo y pretratado, donde se puede ver la reducción de la turbidez en la secuencia de las etapas, la formación de agregados lipídicos y fosfato cálcico que han precipitado en la etapa 2, y finalmente un lactosuero clarificado sin presencia de partículas de suspensión aparente. Los resultados microbiológicos del lactosuero crudo y pretratado se presentan en la Tabla 2; evidenciando la efectividad de la etapa de microfiltración en la eliminación de bacterias presentes en el lactosuero crudo. Ye et al., (2011) investigaron como pretratamiento la microfiltración en procesos de concentración de proteína, encontrando que la aplicación de la microfiltración mejoró el flujo del lactosuero en la ultrafiltración y además, no se observó presencia de grasa y bacterias en el permeado de la microfiltración.


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Tabla 2. Calidad microbiológica del lactosuero crudo y pretratado

Análisis Lactosuero crudo Lactosuero pretratado

Aerobios mesófilos, UFC/mlMohos, UFC/ml

2,7x105

<10<10<10

Levaduras, UFC/ml Coliformes totales, NMP/ml Coliformes fecales, NMP/mlEscherichia coli, NMP/ml

1,1x103

4,3x103

4,3x103

4,3x103

<10<3<3<3

Staphylococcus aureus, UFC/ml <10 <10

Salmonella, 25 mL Ausente Ausente

UFC: Unidades Formadoras de Colonias.NMP: Número Más Probable.<: Menor de (No hubo crecimiento de microorganismos)ConclusionesLa aplicación de la secuencia de la centrifugación, la precipitación cálcica y la microfltración permitió obtener un lactosuero clarificado y microbiológicamente inocuo, sin partículas de suspensión aparente, con un contenido de grasa de 0,163 g/100mL y con características apreciables para ser utilizado como materia prima en la concentración de proteínas por ultrafiltración tangencial.

AgradecimientoLos autores de este trabajo agradecen al Centro de Investigaciones del Estado para la Producción Experimental

Agroindustrial CIEPE, por el apoyo recibido para realizar esta investigación.

Referencias BiliográficasAlmécija, MC. (2007). Obtención de lactoferrina bovina mediante ultrafiltración de lactosuero. España: Universidad de Granada. 315 pp.Almécija, MC.; Guadix, A.; Martinez-Ferez, A.; González-Tello, P.; Guadix, EM. (2009). A flux enhancing pretreatment for the ultrafiltration of acid whey. Desalination. 245: 737-742.AOAC. Association of Official Analytical Chemists. ( 2006). Official Methods of Analysis.18th ed. Maryland: AOAC International.


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Jing, L.; Kai-Xiong, L. ( 2012). Pre-treatment of whey protein before ultrafiltration condensation. Food Science. 33(12): 58-62.Kim, S-H.; Morr, CV.; Seo, A.; Surak, JG. (1989). Effect of whey pretreatment on composition and functional properties of whey protein concentrate. Journal of Food Science. 5 4 ( 1 ) : 2 5 - 2 9 .Martínez-Hermosilla, A.; Hulbert, GJ.; Liao, WC. ( 2000). Effect of cottage cheese whey pretreatment and 2-phase crossflow microfiltration/ultrafiltration on permeate flux and composition. Journal Engineering and Physical Properties. 65(2): 334-339.Millipore BioProcess Division. (1998). Maintenance Procedures, PelliconTM

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166

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ESTUDIO QUÍMICO PRELIMINAR DE LOS POLISÁCARIDOS DEL ALGA Gracilariopsis

hommersandii (RHODOPHYTA)AVANCE

Canelón Dilsia1, Compagnone Reinaldo2, Ciancia Marina3,4, Matulewicz María4

1Escuela de Bioanálisis. Facultad de Medicina (UCV)2Escuela de Química. Facultad de Ciencias (UCV)

3Departamento de Biología Aplicada y Alimentos (Universidad de Buenos Aires)

4Departamento de Química Orgánica (Universidad de Buenos Aires)[email protected]

ResumenLos organismos marinos son una fuente importante de sustancia de gran interés, siendo las algas marinas productoras de grandes cantidades de polisacáridos de diferentes tipos. Las algas son consideradas un recurso renovable de utilidad, dado que, entre otros componentes, los polisacáridos sulfatados poseen actividad biológica como es la actividad antiviral, antitumoral, anticoagulante, entre muchas otras, además de poseer múltiples aplicaciones industriales. Esta investigación tiene como objetivo presentar los resultados del análisis químico preliminar de los polisacáridos solubles en agua presentes en la pared celular del alga marina Gracilariopsis hommersandii (Gracilariales) Rhodophyta. Se sabe que la mayoría de algas rojas producen galactanos con diferentes grados de sulfatación. Las del orden Gracilariales biosintetizan agaranos, familia de polisacáridos a los que pertenece, entre otros, el agar-agar (constituido principalmente por agarosa).El material algal seco se extrajo con metanol y el residuo de la extracción metanólica se extrajo dos veces, con agua a temperatura ambiente, y una vez, con agua caliente. Se determinó que el extracto en caliente fue el más importante, siendo éste el más interesante desde el punto de vista de posibles aplicaciones industriales de estas algas; sin embargo, el interés de los extractos obtenidos a temperatura ambiente podría provenir de una actividad biológica importante, que puede ser diferente que la del producto principal. Se realizó la determinación cuantitativa de hidratos de carbono totales, mediante el método colorimétrico de fenol-ácido sulfúrico sin realizar hidrólisis previa del polisacárido y empleando galactosa como estándar a cada uno de los extractos. También, se realizó la determinación de sulfato, el cual se hizo empleando el método turbidimétrico. Los resultados mostraron que los extractos están compuestos por hidratos de carbono entre un 52-71%, el contenido de sulfato fue del 11-16%, y el de proteínas 2-5%. Se espera continuar el estudio realizando la caracterización química y espectroscópica de estos polisacáridos.

Palabras clave: algas marinas, polisacáridos, Gracilariopsis hommersandii, Rhodophyta.



ESTUDIO QUÍMICO PRELIMINAR DE LOS POLISÁCARIDOS DEL ALGA Gracilariopsis

hommersandii (RHODOPHYTA)AVANCE

Canelón Dilsia1, Compagnone Reinaldo2, Ciancia Marina3,4, Matulewicz María4

1Escuela de Bioanálisis. Facultad de Medicina (UCV)2Escuela de Química. Facultad de Ciencias (UCV)

3Departamento de Biología Aplicada y Alimentos (Universidad de Buenos Aires)

4Departamento de Química Orgánica (Universidad de Buenos Aires)[email protected]

ResumenLos organismos marinos son una fuente importante de sustancia de gran interés, siendo las algas marinas productoras de grandes cantidades de polisacáridos de diferentes tipos. Las algas son consideradas un recurso renovable de utilidad, dado que, entre otros componentes, los polisacáridos sulfatados poseen actividad biológica como es la actividad antiviral, antitumoral, anticoagulante, entre muchas otras, además de poseer múltiples aplicaciones industriales. Esta investigación tiene como objetivo presentar los resultados del análisis químico preliminar de los polisacáridos solubles en agua presentes en la pared celular del alga marina Gracilariopsis hommersandii (Gracilariales) Rhodophyta. Se sabe que la mayoría de algas rojas producen galactanos con diferentes grados de sulfatación. Las del orden Gracilariales biosintetizan agaranos, familia de polisacáridos a los que pertenece, entre otros, el agar-agar (constituido principalmente por agarosa).El material algal seco se extrajo con metanol y el residuo de la extracción metanólica se extrajo dos veces, con agua a temperatura ambiente, y una vez, con agua caliente. Se determinó que el extracto en caliente fue el más importante, siendo éste el más interesante desde el punto de vista de posibles aplicaciones industriales de estas algas; sin embargo, el interés de los extractos obtenidos a temperatura ambiente podría provenir de una actividad biológica importante, que puede ser diferente que la del producto principal. Se realizó la determinación cuantitativa de hidratos de carbono totales, mediante el método colorimétrico de fenol-ácido sulfúrico sin realizar hidrólisis previa del polisacárido y empleando galactosa como estándar a cada uno de los extractos. También, se realizó la determinación de sulfato, el cual se hizo empleando el método turbidimétrico. Los resultados mostraron que los extractos están compuestos por hidratos de carbono entre un 52-71%, el contenido de sulfato fue del 11-16%, y el de proteínas 2-5%. Se espera continuar el estudio realizando la caracterización química y espectroscópica de estos polisacáridos.

Palabras clave: algas marinas, polisacáridos, Gracilariopsis hommersandii, Rhodophyta.


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Introducción Las algas marinas son organismos autótrofos, de hábitat acuático, tanto de agua dulce como ambientes marinos, incluso pueden desarrollarse en terrenos húmedos o sobre cortezas de árboles. Las algas, a pesar de no disponer de un sistema vascular ni desarrollan embrión, poseen clorofila, por lo que son fotosintéticas y están clasificadas taxonómicamente dentro del reino protista (Lindorf, 2006). Son organismos sésiles con una exitosa adaptación evolutiva que involucran estrategias de sobrevivencia y comportamiento físico y químico. Las algas se clasifican en: Cyanobacteria, Phaeophyta, Chlorophyta y Rhodophyta

(Amsler, 2008). La clase Rhodophyta, cuyos organismos se conocen comúnmente como algas rojas comprende especies eucarióticas las cuales surgieron como resultado de un proceso endosimbiótico primario. Actualmente, existen aproximadamente unas 6000 especies de estas algas, las cuales se agrupan únicamente en esta clase (Graham, 2000). Estas algas se encuentran abundantemente distribuidas en todos los mares del mundo y tienen gran interés comercial y ecológico; por consiguiente, se han desarrollado diversos métodos de cultivo para su explotación y se han realizado investigaciones para su aplicación en áreas tan diferentes como alimentación, medicina, ficoquímica, entre muchas otras. Las algas rojas difieren de otras algas

y de las plantas superiores, en cuanto a la organización y composición de las paredes celulares, las cuales constituyen un 30 a 50% del peso seco del alga, muchas veces aún más. La pared celular está formada principalmente por polisacáridos, además presenta proteoglicanos, lípidos, proteínas y elementos inorgánicos asociados (Craigie, 1990). Estos polisacáridos pueden separarse en dos grupos principales: a) aquellos que constituyen la matriz fibrilar, principalmente celulosa, y b) los que constituyen una fase amorfa, que en este tipo de algas son los principales en cuanto a su rendimiento. Este segundo grupo está formado principalmente por galactanos, posiblemente en el caso de Gracilariopsis del grupo de los agaranos. Estos polisacáridos forman cadenas lineales de unidades alternantes de b-D-galactopiranosa enlazada por la posición 3 y (3,6-anhidro-)a-L-galactosa enlazada por C-4, los diferentes hidroxilos de estas unidades pueden estar sulfatados (Figura 1). Estos últimos son los polisacáridos que se espera encontrar en los extractos acuosos de G. hommersandii, en base a su clasificación taxonómica, aunque se desconocen los posibles detalles de su estructura.


OCH2OH

OH

OH

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OCH2OH

OH

OH

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O

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O

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Figura 1. Unidades disacarídicas repetitivas presentes en las cadenas de agaranos. A. Agarano no ciclado. B. Agarosa.

Anualmente, entre 7,5 a 8 millones de toneladas de algas marinas secas son utilizadas en las diversas industrias, que sirven de sustento en el consumo de productos comestibles para los humanos, en especial en países de oriente como Japón, Corea y China, que son los mayores consumidores y grandes productores de algas y productos derivados de las mismas (McHugh, 2003). Los polisacáridos, entre ellos, los galactanos sulfatados, son de gran utilidad, ya que son utilizados como agentes viscosantes, gelificantes, y estabilizantes. En la industria de alimentos, se utilizan en productos lácteos, mermeladas, helados, comidas dietéticas, entre otros. En la industria cosmética como espesantes de champús, cremas corporales, texturizante de pastas dentales y en la industria farmacéutica como agentes antivirales, microbicida, antioxidante y muchas otras [Bixler y Porse (2011); Ngo y Kim (2013); Stengel et al., (2011)]. En esta investigación, se realizó un análisis químico preliminar de los polisacáridos presentes en la pared celular del alga marina Gracilariopsis hommersandii (Gracilariales) Rhodophyta colectada en Venezuela.Las especies de Gracilariopsis están caracterizadas por presentar frondas

delgadas, elongadas y cilíndricas con grados diversos de ramificación. Actualmente, se conocen dieciséis especies a nivel mundial, de las cuales sólo pocas han sido descritas para el Océano Atlántico y el Mar Caribe, en Venezuela la especie G. hommersandii se encuentra en el estado Falcón y en el Archipiélago Los Roques [Gurgel et al.,

(2003)].

Materiales y MétodosEl material algal fue colectado en el estado Falcón, de manera manual a 1m de profundidad, luego de la colección, ésta fue congelada, liofilizada, molida y sometida a 3 extracciones sucesivas, con metanol por 72 horas, a temperatura ambiente. El residuo de la extracción metanólica fue secado, hasta peso constante, y se extrajo dos veces con agua a temperatura ambiente, 20 g/100 mL por 48 horas; y una vez con agua caliente, 20 g/100 mL por 36 horas. Se centrifugó, se separó el sobrenadante y los productos se recuperaron por diálisis y liofilización, obteniéndose los polisacáridos. A cada uno de los extractos obtenidos a temperatura ambiente y en caliente, se realizó la determinación cuantitativa del contenido de hidratos de carbono totales, mediante el método

Canelón et al., 2014

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colorimétrico de fenol-ácido sulfúrico

propuesto por [Dubois et al., (1956)], sin realizar hidrólisis previa del polisacárido y empleando galactosa como estándar. También, se realizó la determinación de sulfato, el cual se hizo empleando el método turbidimétrico (Dodgson y Prince, 1962). La determinación cuantitativa de proteínas totales se realizó a través de la técnica de [Lowry et al., (1951)].

Resultados y Discusión En la Tabla 1 se muestra el rendimiento, así como el análisis preliminar de los extractos del alga marina Gracilariopsis hommersandii. GhA1, GhA2 y GhC1, representa los extractos obtenidos en una primera extracción a temperatura ambiente, la segunda extracción a temperatura ambiente y una vez con agua caliente, respectivamente. El producto principal fue GhC1, cuya obtención

se vio sumamente complicada por su comportamiento reológico, ya que en cuanto la solución comienza a enfriarse da lugar a la formación de un gel. Este hecho es de gran interés, ya que indica su potencial aplicación como aditivo en diversas industrias.A cada uno de los extractos se le realizó la determinación cuantitativa de hidratos de carbono totales (HDC), mediante el método colorimétrico de fenol-ácido sulfúrico. La determinación de sulfato, se hizo empleando el método turbidimétrico, que implica una hidrólisis y la formación de una suspensión de cloruro de bario en el medio de reacción, y la determinación cuantitativa de proteínas totales se realizó a través de la técnica de Lowry et al., (1951). Los resultados mostraron que los extractos están compuestos por hidratos de carbono entre un 52-71%, el contenido de sulfato fue del 11-16% y el de proteínas del 2-5%.

Tabla 1. Rendimiento y análisis de los extractos obtenidos de Gracilariopsis hommersandii

Extracto Rend1 % HDC % Sulfato SO3Na % Proteínas %

Gh A1 1.9 71.3 11.5 3.6Gh A2 0.6 52.7 12.5 2.5Gh C1 >45 51.0 16.0 4.6

1 Los porcentajes se expresan por 100 g del residuo del extracto metanólico

ConclusionesCon el método de extracción empleado se logró la obtención de tres extractos, de ellos, el obtenido con agua caliente fue el principal en cuanto a rendimiento. Todos ellos están constituidos principalmente por polisacáridos con cantidades significativas de sulfato, aunque parecen

presentar una mínima contaminación con proteínas. Llama la atención que el extracto en caliente, que en principio debería estar compuesto principalmente por agarosa, polisacárido neutro, muestre un grado de sulfatación tan elevado, que implica aproximadamente que cada 100 unidades de azúcar hay 70 grupos sulfato. Se espera continuar el estudio


químico de los polisacáridos del alga Gracilariopsis hommersandii en cuanto a la composición de los monosacáridos y posterior análisis enantiomérico de galactosa y 3,6-anhidrogalactosa. Además, del estudio estructural por análisis por metilación y de resonancia magnética nuclear de 1H y de 13C, así como por técnicas bidimensionales. Así será posible confirmar si estos productos son agaranos y se determinarán los detalles de su estructura.

AgradecimientoLos autores agradecen al FONACIT ente adscrito al Ministerio del Poder Popular para Ciencia, Tecnología e Innovación por el financiamiento del Proyecto 2012000830.

Referencias BibliográficasAmsler, C. D. (2008). Algal Chemical Ecology. Springer, Birmingham.Bixler, H. J.; Porse, H. (2011). A decade of change in the seaweed hydrocolloids industry. J. Appl Phycol. 23 (3): 321-335.Craigie, J. S. (1990). Biology of red algae. Cambridge University Press, New York.Dodgson, K. S.; Price, R.G. (1962). A note on the determination of the ester sulphate content of sulphate polysaccharides. Biochem J. 84: 106-

110.Dubois, M.; Gilles, K.A.; Hamilton, J.K.; P.A. Rebers, P.A; Smith, F. (1956). Colorimetric method of determination of sugars and related substance. Anal. Chem. 28: 350-356.Graham, L.; Wilcox, L.W. (2000). Algae. Prentice Hall, New Jersey. Gurgel, C.D.F.; Fredericq, S.; Norris, J.N. (2003). Gracilariopsis silvana sp. nov., G. hommersandii sp. nov., and G. cata-luziana sp. nov.,three new species of Gracilariaceae (Gracilariales, Rhodophyta) from the western Atlantic. Hidrobiológica. 13 (1): 57-68.Lindorf, H. (2006). Botánica. 2da edición. Ediciones de la Universidad Central de Venezuela. Caracas.Lowry, H.O.; Rosenbrought, A.; Farr, L.; Randall, R.J. (1951). Protein measurements with the Folin phenol reagent. J. Biol. Chem. 193: 265-275.McHugh, D. J. (2003). A guide to the seaweed industry. FAO, Roma.Ngo, D-H.; Kim, S-K. (2013). Sulfated polysaccharides as bioactive agensts from marine algae. Int. J. Biol. Macromol. 62:70-75.Stengel, D.B.; Connan, S.; Popper, Z.A. (2011). Algal chemodiversity and bioactivity: Sources of natural variability and implications for commercial application. Biotechnol. Adv. 29 (5): 483-501.

Canelón et al., 2014

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INCORPORACIÓN DEL QUINCHONCHO (Cajanus cajan (L) Millsp) EN RACIONES ALIMENTICIAS

PARA POLLOS DE ENGORDE

Labrador1 José, Andara2 Jesús, Lopez3 YulixeDirección de Investigación y Postgrado

Universidad Nacional Experimental Sur del Lago “Jesús María Semprum”

[email protected]

Resumen La explotación de aves de engorde es una alternativa de producción de carne blanca que aumenta el contenido de proteínas en la alimentación humana, se evaluó el efecto de la incorporación del quinchoncho (Q) (Cajanus cajan (L) Millsp) con el alimento concentrado (ALC) sobre el peso en pollos de engorde durante un ciclo de cuatro semanas, con las raciones: R1(100% ALC+0% Q) R2(90% ALC+10% Q) R3(80% ALC+20% Q) R4(70% ALC+30% Q) R5(50% ALC+50% Q) R6(20% ALC+80% Q), el ensayo se realizó el municipio Tulio Febres Cordero, Estado Mérida, en un diseño completamente al azar, con unidades experimentales 1,5 m², la población fue 90 aves línea Ross, la muestra elegida fue 5 aves/1,5 m2, se consideraron las condiciones edafoclimáticas de la zona y las labores de manejo básico, los resultados se procesaron por SAS y prueba de medias de Tukey, los criterios evaluados fueron peso vivo (PV), índice de conversión alimenticia (ICA) y relación beneficio costo (RBC). Los resultados indicaron diferencias altamente significativas (Pr>f=0,0001) para el PV y RBC por efecto de las raciones, en el cual R3 y R4 fueron las mejores en PV con un promedio acumulado de 2.366,49 gr. Para ICA se destacaron R3 y R4 con valores óptimos en promedio de 1.31. En cuanto a RBC los mejores resultados fueron R3, R4 y R5 con valor un promedio de 14.620,47 Bs/kg. Se concluye que las mejores raciones suministras fueron R3 y R4, altamente productivas e incrementaron eficientemente el rendimiento de carne blanca de las aves.

Palabras clave: Cajanus cajam (L) Millsp, ganancia de peso, índice de conversión alimenticia, pollos de engorde, quinchoncho.


INCORPORACIÓN DEL QUINCHONCHO (Cajanus cajan (L) Millsp) EN RACIONES ALIMENTICIAS

PARA POLLOS DE ENGORDE

Labrador1 José, Andara2 Jesús, Lopez3 YulixeDirección de Investigación y Postgrado

Universidad Nacional Experimental Sur del Lago “Jesús María Semprum”

[email protected]

Resumen La explotación de aves de engorde es una alternativa de producción de carne blanca que aumenta el contenido de proteínas en la alimentación humana, se evaluó el efecto de la incorporación del quinchoncho (Q) (Cajanus cajan (L) Millsp) con el alimento concentrado (ALC) sobre el peso en pollos de engorde durante un ciclo de cuatro semanas, con las raciones: R1(100% ALC+0% Q) R2(90% ALC+10% Q) R3(80% ALC+20% Q) R4(70% ALC+30% Q) R5(50% ALC+50% Q) R6(20% ALC+80% Q), el ensayo se realizó el municipio Tulio Febres Cordero, Estado Mérida, en un diseño completamente al azar, con unidades experimentales 1,5 m², la población fue 90 aves línea Ross, la muestra elegida fue 5 aves/1,5 m2, se consideraron las condiciones edafoclimáticas de la zona y las labores de manejo básico, los resultados se procesaron por SAS y prueba de medias de Tukey, los criterios evaluados fueron peso vivo (PV), índice de conversión alimenticia (ICA) y relación beneficio costo (RBC). Los resultados indicaron diferencias altamente significativas (Pr>f=0,0001) para el PV y RBC por efecto de las raciones, en el cual R3 y R4 fueron las mejores en PV con un promedio acumulado de 2.366,49 gr. Para ICA se destacaron R3 y R4 con valores óptimos en promedio de 1.31. En cuanto a RBC los mejores resultados fueron R3, R4 y R5 con valor un promedio de 14.620,47 Bs/kg. Se concluye que las mejores raciones suministras fueron R3 y R4, altamente productivas e incrementaron eficientemente el rendimiento de carne blanca de las aves.

Palabras clave: Cajanus cajam (L) Millsp, ganancia de peso, índice de conversión alimenticia, pollos de engorde, quinchoncho.

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IntroducciónLa avicultura en Venezuela constituye un renglón que provee a la población venezolana una fuente proteica económica y de gran valor nutricional (Díaz et al., 1997) El consumo de carne de pollo de engorde está alrededor de 26 kg/año/persona (Procompetencia, 2004). Esto hace que haya una demanda creciente que se debe satisfacer y por ende el crecimiento interanual de la producción de pollos de engorde supera al poblacional (Procompetencia, 2004). Producir alimentos avícolas de alta calidad, accesibles y rentables es la meta de todos los productores y según los expertos en negocios avícolas, eso garantizará el éxito de la carne blanca en el Siglo XXI. La industria debe dejar atrás las prácticas de producción avícola tradicionales adoptando prácticas y procesos que evolucionen y se centren en el beneficio del consumidor actual (Heckma, 2003). Durante los últimos años, la evaluación del potencial nutricional de fuentes alimenticias no convencionales se ha convertido en un hecho de gran significación, con el objeto de cubrir la creciente demanda de proteína y energía para el consumo humano y animal (Angulo y León, 2002). Los pollos de engorde representan una fuente importante de ingresos para los países latinoamericanos, así como una fuente de proteína accesible al consumidor. La característica esencial del pollo de engorde es su rápido crecimiento, cualidad de naturaleza hereditaria derivada de un severa selección genética basada en rígidos patrones de productividad y vigor orgánico rasgo de gran importancia

económica pues aprovecha al máximo la ración alimenticia (Pokniak y Cornejo, 1985). Teóricamente los pollos para engorde presentan algunas características básicas de nutrición y alimentación: las raciones alimenticias.Las raciones para pollos de engorde son mezclas completas que incluyen en proporciones balanceadas los nutrimentos necesarios para obtener óptima producción y rentabilidad, donde los alimentos energéticos contienen carbohidratos y lípidos o grasas y proporcionan calor y energía a las aves. Las fuentes de energía principales son el maíz, sorgo, quinchoncho, arveja, frijol, cebada, centeno, avena, melaza, grasas animales, grasas vegetales, y subproductos de molinería. Se recomienda usar raciones con granos combinados, con las grasas animales y vegetales con alto contenido energético en las raciones de pollos para engorde (Fernández y Marsó, 2003). El agua: estimula el desarrollo del ave, conserva la salud, ablanda los alimentos y ayuda en su digestión y asimilación, mantiene la temperatura corporal y elimina los residuos (Fernández y Marsó, 2003). La conversión alimenticia es una medida de la productividad del animal es la relación entre el alimento consumido por el peso alcanzado. Por ejemplo, si se consume 4 kg de alimento para producir 2 kg de carne la conversión alimenticia es 2, cuanto menor sea la conversión más eficiente es el animal. Así, los pollos convierten rápidamente el alimento en carne, logrando valores de 1.80 a 1.90 kg de peso vivo (Jordán, 1998). Las leguminosas son alimentos muy interesantes desde el punto de vista


nutritivo. Su consumo ha menguado mucho y se presentan en general, como granos secos separados de las vainas donde se producen (garbanzos, lentejas, alubias o judías blancas, habas). Por su composición, estimulan los procesos digestivos, regeneran la flora intestinal y son ricos en antioxidantes (vitamina C y beta carotenos) y ciertos minerales. (Barragán, 1999). Aportan muy pocas calorías, por lo que resultan de utilidad en regímenes para controlar el peso, su consumo se recomienda en casos de anemia (por su riqueza en clorofila, que posee efectos antianémicos, según algunos estudios) y también para personas con el estómago delicado, aunque algunas no toleran legumbres cocinadas, pero que sí sus germinados (Penz y Leevinieski, 1996). El quinchoncho (Cajanus cajan (L) Millsp) es una leguminosa arbustiva conocida como fréjol de palo, gandul, (pigeón pea entre otros nombres regionales y locales) muy importante en la alimentación animal y humana por su aporte de proteínas (23%), carbohidratos, fósforo, hierro y además baja en grasas y minerales. Es utilizado en sistemas agrosilvopastoriles por sus diversos beneficios para mejorar el suelo, productor de sombra, barrera viva, entre otros. La harina de quinchoncho también ha sido evaluada en la alimentación suplementaria de porcinos y de pollos de engorde con valores de conversión diaria y rendimiento en canal similares a los obtenidos en lotes de animales alimentados solamente con alimento balanceado (Penz y Leevinieski, 1996). Algunos autores evaluaron en el estado Zulia el efecto de incorporación

de harina de quinchoncho (Cajanus cajan (L) Millsp) variedad “Táchira 401” (HGQ), sobre ganancia de peso corporal (GPC), consumo de alimento (CA) y conversión alimenticia (CVA) en 200 aves de engorde, (hembras línea Cobb) en 5 raciones: T1=0%; T2=5%; T3=10%; T4=15% y T5=20%. Luego de tres semanas de evaluación no hubo diferencias significativas entre las raciones para GPC (572, 606, 594, 591 y 597 g); CA (911, 936, 936, 936 y 913 g); CVA (1,60, 1,55, 1,58, 1,58, 1,68), respectivamente. Se concluyó que la inclusión de HGQ hasta un 20 % en dietas balanceadas para pollos de engorde en la etapa de crecimiento, mantuvo satisfactoriamente las variables productivas (Trómpiz et al., 2009). En Costa Rica elaboraron y evaluaron una ración alimentaria para pollos de engorde en un sistema bajo pastoreo con insumos del trópico húmedo, se realizaron dos ensayos con pollos línea Cobb-500 bajo pastoreo, en el primer experimento se evaluaron dos tratamientos, concentrado vs una ración experimental (morera, puré de banano y harina de soya). Al comparar la ganancia de peso, consumo de alimento, índice de conversión y costo del alimento, se encontraron diferencias significativas entre ambos tratamientos a favor de los animales alimentados con la dieta con concentrado comercial. En el segundo experimento, se comparó la alimentación con concentrado y dos tratamientos en los cuales se sustituyó el 10% y el 20% del concentrado por la ración experimental. Se hallaron diferencias significativas entre los tratamientos, observándose la mejor ganancia de peso e índice de conversión


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en los pollos alimentados con 100% de alimento concentrado (Cáceres et al., 2006). El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de la incorporación de quinchoncho (Cajanus cajan (L) Millsp) en raciones alimenticias sobre el peso vivo, el índice de conversión alimenticia y relación beneficio costo en pollos de engorde durante un ciclo de producción de cuatro semanas,

Materiales y MétodosEl tipo de investigación fue experimental y de campo bajo un diseño aleatorizado utilizando seis raciones alimenticias con tres repeticiones por ración. El experimento se realizó en él, municipio Tulio Febres Cordero, zona Sur del Lago de Maracaibo, estado Mérida, ubicada en una zona agro-ecológica de bosque seco tropical, altitud de 5 msnm, con una temperatura promedio anual de 27,3ºC, humedad relativa promedio de 82%, velocidad del viento en promedio de 4,9 km/hr, y la radiación solar media fue de 405 cal/cm2/día. La precipitación promedio anual es de 1.700 mm/año, la evaporación se encuentra en una media de 1.473 mm, y el promedio anual de ETP es de 1.182 mm. El ensayo se estableció en un área de galpón de 10 m2 y conducido por un periodo de cuatro semanas, iniciándose con el acondicionamiento de la cama de los pollos, se utilizó una población de 90 pollos línea Ross de 14 días de edad, distribuidas al azar en seis raciones nutricionales de alimento concentrado (ALC) adicionado con quinchoncho (Q): R1 (100%ALC+0%Q), R2 (90%ALC+10%Q), R3 (80%ALC+20%Q), R4 (70%

ALC+30%Q), R5 (50%ALC+50%Q) y R6 (20%ALC+80%Q). Las aves se ubicaron en 18 corrales de 5 pollos/1,5 m2, con un manejo general y rutinario normal de granja de pollos de engorde. Se utilizó un diseño completamente al azar, con tres repeticiones por tratamiento. Las raciones alimenticias se suministraron a las aves después dos semanas, (14 días de crecimiento). Las evaluaciones se realizaron semanalmente para la ganancia de peso vivo, índice de conversión alimenticia y relación beneficio costo, hasta el fin del ciclo. Las raciones se suministraron a las aves incorporando quinchoncho al alimento concentrado de acuerdo lo señalado en el ensayo utilizando la balanza digital y un molino de disco. Se realizó el análisis proximal de las raciones evaluadas en el Laboratorio de Nutrición animal de la Universidad del Zulia. Se determinó el peso vivo cada semana mediante una balanza digital y al final del ciclo, se determinó el índice conversión alimenticia, dividiendo los g de ración alimenticia consumidos entre los g de peso vivo del animal por semana, además de la apariencia fenotípica de las aves y la relación costo beneficio al final del ciclo. Los datos se organizaron en una matriz y se procesaron con el programa SAS versión 9,0 2005, donde se determinó el análisis de la varianza (Anova) y prueba medias comparativa de Tukey.

Resultados y DiscusiónVariable ganancia de peso de las aves En la Tabla 1, se muestra la prueba de medias de Tukey para la respuesta peso vivo de los pollos/semana, donde


los resultados revelaron diferencias altamente significativas entre las raciones. Los resultados mostraron que el mejor grupo de medias lo obtuvieron las raciones R3 (2.372,97 g) y R4 (2.361,00 g) con los valores más altos en peso vivo acumulado. Este incremento de peso pudo estar motivado por el alto contenido de proteína cruda (PC), extracto libre de nitrógeno (ELN) y nutrimentos digeribles (ND) incluidos en la ración suministrada, ya que

éstas son elevadas en la proporción de quinchoncho de la ración. Así mismo, estos componentes nutritivos se hacen digeribles y disponibles para las aves a medida que aumenta la edad, pues la actividad proteolítica de la pepsina se intensifica, y los componentes del alimento empiezan a ser transformados de manera importante en las últimas semanas del ciclo de vida de las aves (De Franceschi, 1999)

Tabla 1. Respuesta a la ganancia de peso/semana

Semanas Raciones R1 R2 R3 R4 R5 R6

1 434.50b 514.57b 773.83a 732.63a 561.71b 459.67b

2 155.48bc 288.34a 282.24ab 323.17a 121.48c 274.85ab

3 245.93c 251.97c 512.43a 512.43a 469.89ab 353.31ab

4 581.99b 604.85b 804.39a 671.83ab 523.04b 678.35ab

total 1406.49c 1659.88b 2372.97a 2361.00a 1632.63b 1581.38bc

Las diferentes letras presentan variaciones significativaEn este sentido, esta respuesta en peso vivo/semana (3a semana) del ensayo es parecida a la respuesta del ensayo realizado por Trompiz et al. (2009), en las mismas condiciones de corral con la línea Cobb incorporando proporciones quinchoncho en las raciones alimenticias donde la mejor ración de mezcla fue de 20% de quinchoncho (T5), por un ciclo de tres semanas sin diferencia significativa con un peso promedio de 592 g. Esta respuesta en valores de peso vivo acumulado de este ensayo, supera a la respuesta reportada por Cáceres et al. (2005), aun cuando este investigador utilizó raciones alimenticias con puré de banano (10%), harina de soya (20%)

y morera (100%) incorporados en las raciones alimenticias, pollos línea Cobb, con diferencias significativas, donde la mejor ganancia de peso fue para las aves nutridas con 100 % de alimento concentrado Variable índice de conversión alimenticia de las avesSe determinó Índice de conversión alimenticia (ICA) semanal para todas las raciones, (Tabla 2) indicando que existe diferencia entre los promedios simples entre las raciones, se pueden apreciar que las raciones R3 y R4 son las mejores con valor un promedio en ICA de 1,31 siendo el más deficiente la R1 en un promedio de 2.05. Es importante agregar


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que los índices de conversión alimenticia efectivo en sistemas de producción avícola se encuentra por debajo de 1,8 en este sentido, el ICA elevado indica mucho consumo de ración alimenticia e insuficiente peso vivo, mientras que un ICA menor revela bajo consumo

de ración alimenticia y óptimo peso (Ross, 2000). El ICA está relacionado con los análisis bromatológicos de sus componentes (Proximal) y a medida que aumenta la PC, ELN, ND y EE (extracto etéreo o lípidos), aumenta el peso vivo del pollo por lo tanto el ICA es menor.

Tabla 2. Índice de conversión alimenticia semanal

Semanas RacionesR1 R2 R3 R4 R5 R6

1 1,33 1,18 0,90 0,95 1,21 1,222 2,07 1,64 1,35 1,36 1,71 1,943 2,49 2,06 1,52 1,44 2,03 2,294 2,30 1,99 1,48 1,49 2,05 2,07total 2,05 1,72 1,31 1,31 1,75 1,88

Esta respuesta en índice de conversión alimenticia del ensayo supera a los valores del ensayo realizado por Trompiz. et al. (2009), donde la mejor ración de mezcla fue de 20% de quinchoncho, con un promedio de 1,60 para un ciclo de tres semanas. Asumiendo que el ICA se conserva en 1,65 en las tres últimas semanas, estos valores no superan la respuesta de este ensayo y con diferencias no significativas para esta variable.

Relación Beneficio Costo (Bs/kg)En la Tabla 3 se muestra la respuesta para la variable relación beneficio costo donde los resultados revelaron

diferencia altamente significativa entre las raciones, reconociéndose la hipótesis alternativa, en el cual se pueden apreciar tres grupos de medias, el primer grupo conformado por la ración R6 con el valor más alto en valor de 22.404,10 Bs/kg, un segundo grupo intermedio conformado por las raciones R3, R4 y R5 con valor un promedio en Bs/kg 14.620,47 Bs/kg y un tercer grupo con el valores más bajos conformado por las raciones R1y R2 con un valor promedio de Bs/kg de 5.069,70.

Tabla 3. Relación beneficio costo/ave al fin del cicloRaciones

R1 R2 R3 R4 R5 R6Costo (Bs) 3.585e 6.554,4d 12.142,9d 15.407,6c 16.310,9b 22.404,1a

Las diferentes letras presentan variaciones significativa

Esta respuesta comercial de costo en bs/kg para carnes blancas es muy bueno,


así los pollos alimentados con la ración R6 fue la que revelo el mejor precio es antieconómica, sin embargo el margen de ganancia no es insuficiente para cubrir los costos de producción, pues el precio de mercado al consumidor de pollo beneficiado es de 20 Bs/kg. En cuanto al precio promedio integrado por las raciones R3, R4 y R5 con un valor de Bs/kg 14.620,47 se acepta como el mejor, pues al compararlo con el precio del mercado actual, el margen de ganancia es de 5.379,53 Bs/kg y además el peso vivo equivalente y la apariencia corporal de los pollos son las mejores al alimentarlos con estas raciones. Finalmente el precio promedio compuesto por las raciones R1 y R2 es de Bs/kg 5.069,7, que representa el precio a más bajo de costo para producir un ave y alto margen de ganancia, pero las aves presentan un aspecto físico muy inestable e inconsistente y su peso en carne blanca es muy deficiente, poco aceptados en el mercado actual del consumidor.

ConclusionesLas raciones R3 (80%ALC+20%Q) y R4 (70%ALC+30%Q) son las mejores con los valores más altos en peso vivo por semana en un promedio acumulado de 2.366,49 gr revelando diferencias altamente significativas entre los tratamientos o raciones por semana.En cuanto al índice de conversión alimenticia final, las raciones R3 y R4 representan los valores óptimos de ICA, ya que las aves alcanzaron valores promedios que indica un consumo eficiente de alimento y que el aumento de peso es máximo, con un valor promedio

de ICA 1,31 En relación al benéfico-costo, las raciones R3, R4 y R5 son las mejores con un costo promedio/ave de Bs/kg 14.620,47 aceptable con respecto al costo del mercado actual (Bs/kg 20), que por diferencia la ganancia neta es de Bs/kg 5.379,53 muy bueno y además el peso vivo y la apariencia corporal de las aves son las mejores al alimentarlas con estas raciones.

AgradecimientoA la Dirección de Investigación y Postgrado de la Universidad Nacional Experimental Sur del Lago “Jesús María Semprum”, Santa Bárbara, estado Zulia.

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PRODUCCIÓN DE AZÚCARES FERMENTABLES POR HIDRÓLISIS ÁCIDA DILUIDA DEL BAGAZO DE

CAÑA DE AZÚCAR

Abreu1 Manuel, La Rosa1 Oswaldo, Chandler2 Cintia, Aiello2 Cateryna, Mármol2 Zulay, Villalobos2 Nercy, Rincón2 Marisela, Arenas2 Elsy

1Libre Ejercicio Profesional.2Laboratorio de Tecnología de Alimentos y Fermentaciones Industriales

Facultad de Ingeniería, Universidad del [email protected]

Resumen El bagazo de la caña de azúcar es uno de los residuos agroindustriales más abundantes en Venezuela y es una posible alternativa para satisfacer la demanda energética, siendo además de bajo impacto ambiental. En esta investigación, se evaluó la producción de azúcares fermentables por hidrólisis ácida diluida del bagazo de caña de azúcar, empleando ácido sulfúrico (H2SO4) a diferentes concentraciones y tiempos de reacción. Se alcanzaron máximas concentraciones de azúcares reductores (AR) de 11.54 g/L y azúcares totales (AT) 11.81 g/L a 4 h de reacción y 2% de ácido sulfúrico; sin embargo, a 3 h y 1,5% se obtuvieron concentraciones con 10.53 g/L para AR y 11.26 g/L para AT para los cuales no hubo diferencias significativas entre estos dos tratamientos. Al realizar la prueba de medias se tuvo como respuesta que las variables tiempo, concentración y la interacción tiempo-concentración tienen diferencias significativas (p<0.0001), con ello se estudió el comportamiento de los azúcares a diferentes concentraciones de ácido y tiempos de reacción, al igual que se determinó la ecuación cinética de conversión de azúcares reductores en función del tiempo, teniendo que la constante de velocidad disminuye y se ajusta mejor a medida que aumenta la concentración de ácido sulfúrico. Se concluye que las ecuaciones cinéticas de las reacciones para azúcares reductores en función del tiempo de reacción resultaron ser de pseudo primer orden, encontrándose un mejor ajuste a medida que aumenta la concentración de ácido sulfúrico.

Palabras clave: Producción de etanol, reducción de gases de efecto invernadero, hidrólisis ácida diluida.

http://www.produccion-animal.com.ar/

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PRODUCCIÓN DE AZÚCARES FERMENTABLES POR HIDRÓLISIS ÁCIDA DILUIDA DEL BAGAZO DE

CAÑA DE AZÚCAR

Abreu1 Manuel, La Rosa1 Oswaldo, Chandler2 Cintia, Aiello2 Cateryna, Mármol2 Zulay, Villalobos2 Nercy, Rincón2 Marisela, Arenas2 Elsy

1Libre Ejercicio Profesional.2Laboratorio de Tecnología de Alimentos y Fermentaciones Industriales

Facultad de Ingeniería, Universidad del [email protected]

Resumen El bagazo de la caña de azúcar es uno de los residuos agroindustriales más abundantes en Venezuela y es una posible alternativa para satisfacer la demanda energética, siendo además de bajo impacto ambiental. En esta investigación, se evaluó la producción de azúcares fermentables por hidrólisis ácida diluida del bagazo de caña de azúcar, empleando ácido sulfúrico (H2SO4) a diferentes concentraciones y tiempos de reacción. Se alcanzaron máximas concentraciones de azúcares reductores (AR) de 11.54 g/L y azúcares totales (AT) 11.81 g/L a 4 h de reacción y 2% de ácido sulfúrico; sin embargo, a 3 h y 1,5% se obtuvieron concentraciones con 10.53 g/L para AR y 11.26 g/L para AT para los cuales no hubo diferencias significativas entre estos dos tratamientos. Al realizar la prueba de medias se tuvo como respuesta que las variables tiempo, concentración y la interacción tiempo-concentración tienen diferencias significativas (p<0.0001), con ello se estudió el comportamiento de los azúcares a diferentes concentraciones de ácido y tiempos de reacción, al igual que se determinó la ecuación cinética de conversión de azúcares reductores en función del tiempo, teniendo que la constante de velocidad disminuye y se ajusta mejor a medida que aumenta la concentración de ácido sulfúrico. Se concluye que las ecuaciones cinéticas de las reacciones para azúcares reductores en función del tiempo de reacción resultaron ser de pseudo primer orden, encontrándose un mejor ajuste a medida que aumenta la concentración de ácido sulfúrico.

Palabras clave: Producción de etanol, reducción de gases de efecto invernadero, hidrólisis ácida diluida.


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IntroducciónLos desechos y residuos sólidos generados por la industria, que son dispuestos en sitios a cielo abierto cerca de ríos y quebradas sumado a la materia orgánica (la cual puede ser de origen doméstico, industrial o agroindustrial), generan lixiviados los cuales representan un potente contaminante, que no solo contamina el suelo, sino que también impacta los recursos hidrológicos de la zona afectando el nivel freático y los acuíferos del lugar En el mundo existe la necesidad de disponer y transformar los residuos industriales y agroindustriales en productos de mayor valor comercial, evitando así impactos ambientales por la descomposición de los mismos en vertederos de basura a cielo abierto (Tchobanglous, 1999).Uno de los residuos agroindustriales que se dispone en grandes volúmenes y a bajo costo es el bagazo de caña de azúcar, el cual es generado en la producción del azúcar de caña el cual puede ser aprovechado mediante la hidrólisis ácida diluida con ácido sulfúrico (H2SO4), con la finalidad de obtener azucares fermentables y establecer las condiciones necesarias para ser utilizado posteriormente en procesos de fermentación (Gámez, 2005). Desde hace muchos años la mayor y más eficiente fuente de energía ha sido la combustión de combustibles fósiles, siendo el petróleo y sus derivados los de mayor demanda. El uso de estos combustibles fósiles, trae como consecuencia la emisión de gases contaminantes a la atmósfera, principalmente dióxido de carbono, conocido hoy como gas de invernadero,

en referencia al efecto que produce sobre el ecosistema. Es por ello que se presenta la necesidad de buscar formas de energía alternativas, que produzcan el menor impacto sobre el ambiente y no interrumpa el avance y aplicación de nuevas tecnologías. Una posible alternativa es la fermentación de los azúcares producidos por la hidrólisis ácida del bagazo, con la finalidad de obtener etanol cuya combustión podría generar la energía suficiente para satisfacer la demanda energética, con una producción estequiométrica de dióxido de carbono muy por debajo que la producida por los combustibles fósiles representando una alternativa más amigable al ambiente. En esta investigación se evaluó la producción de azúcares fermentables por hidrólisis ácida diluida del bagazo de caña de azúcar usando distintos tiempos de reacción y variando las concentraciones de ácido sulfúrico.

Materiales y MétodosSustratoSe utilizó bagazo de la caña de azúcar proveniente del Central Azucarero La Pastora, ubicado en la parroquia Cecilio Zubillaga, municipio Torres del estado Lara, Venezuela. El bagazo se secó, se molió utilizando un molino de cuchillas (Thomas Wiley Laboratory Mill, Model 4) y se pasó por un tamiz de 20 mesh, para obtener un tamaño de partícula ≤ 1mm y se almacenó en bolsas plásticas de cierre hermético a temperatura ambiente hasta el momento de su uso. Caracterización del bagazo Para la caracterización del bagazo tratado


y sin tratar se determinó el contenido de celulosa, hemicelulosa y sólidos solubles utilizando el método de Goering y Van Soest (1970), en el cual se obtiene una relación con la fibra ácido detergente (FAD), fibra neutro detergente (FND) y lignina ácida detergente (LAD) de acuerdo a las Ecuaciones 1, 2 y 3:

Celulosa (%) = FAD (%) – LAD (%) (1)

Hemicelulosa (%) = FND (%) – FAD (%) (2)

Lignina (%) = LAD (%) – Cenizas (3)

Hidrólisis ácida diluidaLa hidrólisis ácida se realizó con ácido sulfúrico diluido al 0.5; 1.0; 1.5; 2.0 % y tiempos de reacción de 1, 2, 3 y 4 h, en una relación L/S=15:1 con ebullición a reflujo. Todas las hidrólisis se realizaron por triplicado. Una vez transcurrido el tiempo establecido, se enfrió la mezcla rápidamente para detener la reacción y luego el hidrolizado se filtró a través de papel Whatman Nº1. Por último se guardó a 4 ºC hasta su posterior utilización. Cuando se realizaron los análisis el pH se ajustó a 4.5 con una solución 6N de NaOH. Determinación de azúcares reductores El contenido de azúcares reductores, presente en el hidrolizado se determinó empleando el método del ácido 3,5 dinitrosalicílico (DNS), propuesto por Miller (1959), utilizando glucosa como estándar. La absorbancia se midió en un espectrofotómetro de rayos UV modelo (Genesys 10UV) a una longitud de onda de 550 nm.

Determinación de azúcares totales Los azúcares totales se determinaron a través del método colorimétrico propuesto por [Dubois et al., (1956)], el cual utiliza glucosa como estándar. Las lecturas de absorbancia se midieron en un espectrofotómetro UV visible (Genesis 100v de Thermo Scientific, Electron Corp.) a 490 nm. Análisis estadístico Se realizó el análisis de varianza (ANOVA) y la prueba de media HSD de Tukey para todos los resultados con el paquete estadístico Statistical Analysis System 9.1 (SAS).Análisis Cinético Para evaluar la cinética de la reacción de hidrólisis ácida diluida del bagazo de caña de azúcar, se utilizó el método integral el cual consiste en hacer regresiones lineales construyendo los gráficos de Concentración de azúcares (Caz), Logaritmo neperiano de concentración de azúcares (Ln Caz) y el inverso de la concentración de azúcares (1/Caz) contra tiempo (t), siendo el orden de la reacción 0, 1 ó 2 respectivamente según la regresión que presente una mejor correlación. Para determinar las constantes de velocidad (k) se realizó una regresión exponencial de los datos de concentración de azúcares, en cuya ecuación producto de la regresión, el coeficiente de la variable tiempo representa la constante de velocidad. Rendimiento de producción de azúcares fermentables El rendimiento para azúcares fue calculado usando la ecuación formulada por [Neureiter et al., (2002)] que se expresa en la Ecuación (4):

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Rendimiento (%): (Concentración de azúcar(g/L)) *100 …………..… (4)

(Volumen de ácido(L)*Masa de bagazo (g)Este rendimiento describe la cantidad de sustancia en gramos que puede ser obtenida a partir de 100 gramos de materia seca de bagazo, después de una reacción completa de acuerdo a lo propuesto por Neureiter et al., (2002).

Resultados y DiscusiónEn la Tabla 1 se presentan los resultados obtenidos de la caracterización del bagazo de caña de azúcar seco y molido previo a la hidrólisis. Los valores corresponden los promedios de dos réplicas. Todos los componentes porcentuales están expresados en base seca.

Tabla 1. Caracterización del bagazo de la caña de azúcar (base seca)

Compuesto %Hemicelulosa 10.05Celulosa 58.90Lignina 13.62Materia Seca Total 95.26

Estos resultados están en el orden de rangos de los valores reportados en otras investigaciones, con valores de celulosa 40-60% y lignina 10-25%; sin embargo, el contenido de hemicelulosa es menor con un valor de 10% [Hon y Shiarishi, 2001; Ferrer et al., (2002); Pernalete et al., (2008); Schacht et al., (2008); Cortinez, 2010)]. Estos valores permiten afirmar que el bagazo de caña de azúcar es una importante y potencial fuente de azúcares debido a su alto contenido de celulosa y de hemicelulosa [Zanin G, (2000); Pernalete et al., (2008); Schacht et al., (2008); Gutiérrez, (2009); Cortinez, (2010); Rocha, (2011)].En la Tabla 2 se presenta la concentración de azúcares reductores en los diferentes hidrolizados para cada concentración de ácido sulfúrico (%) y tiempo (h). En los resultados se aprecia que para todas las hidrólisis, a medida que aumenta el tiempo de reacción la concentración de azúcares reductores se incrementa, esta tendencia también ha sido reportada por otros investigadores (Gámez et al., (2005); Gutiérrez et al., (2009); Cortinez, 2010].

Tabla 2. Contenido de azúcares reductores (g/L) para las diferentes concentraciones de ácido y tiempos de reacción

Concentración Tiempo de hidrólisis (h)de ácido (%) 1 2 3 40.5 2.10±0.71 f 4.00±0.38 d e 4.83±0.06 d e 3.89±0.25 e

1.0 4.98±0.29 d 7.11±0.33 c 8.24±0.03 b 7.00±0.12 c

1.5 6.92±0.24 c 8.68±0.20 b 10.53±0.08 a 10.61±0.68 a

2.0 8.48±0.51 b 8.96±0.25 b 10.94±0.07 a 11.54±0.20 a

Nota: Letras distintas como superíndices en una fila, indican diferencias significativas entre medias para un mismo tratamiento a un determinado tiempo de reacción, a diferentes concentraciones de ácido.


La excepción se observa en las hidrólisis con 0.5 y 1.0 % de ácido, en las cuales se alcanza una concentración de azúcares máxima a las 3 horas de reacción y luego decrece. Este efecto pudiera ser causado por la degradación térmica de los azúcares, sin embargo no pudo ser comprobado.El análisis de varianza para la producción de azúcares reductores arrojó una correlación de 98.99%, lo cual indica que tanto la concentración de ácido como el tiempo de reacción influyen significativamente sobre la concentración de azúcares reductores producto del hidrolizado. La prueba de medias de Tukey (letras diferentes en la fila denotan diferencias significativas) indica que durante las primeras horas de reacción y bajas concentraciones de ácido las variables ejercen mayor influencia sobre la concentración de azúcares, la cual se hace menos significativa a medida que aumenta el tiempo de reacción y la concentración de ácido. También se puede observar que la variable de mayor influencia sobre la producción de azúcares reductores es la concentración de ácido.La máxima concentración de azúcares reductores fue de 11.54 g/L obtenida para la hidrólisis realizada con y 2% acido sulfúrico durante 4 horas, sin embargo, este valor es muy cercano al obtenido para la hidrólisis con ácido al 1.5% durante 3 horas, no encontrándose diferencias significativas mediante la prueba de Tukey entre los dos valores. Esto permite indicar que se puede reducir el costo de la hidrólisis en función del consumo de ácido sulfúrico y de energía

por el tiempo de duración del proceso.Los valores obtenidos de azucares reductores concuerdan con los resultados de otros investigadores. [Ferrer et al., (2002)] obtuvieron una concentración máxima de azúcares reductores de 16.76 g/L en hidrólisis de bagacillo caña de azúcar con ácido sulfúrico al 6% durante 4 horas. Esta concentración es ligeramente mayor, pero el consumo de ácido sulfúrico es tres veces mayor, lo cual afecta la economía del proceso. [Neureiter et al., (2002)] reportaron la producción de 22.95 g/L de xilosa durante la hidrólisis de bagazo de caña de azúcar con de ácido sulfúrico (0.045 mol/L y 20% de materia seca) a 159ºC y 17 minutos de reacción, por lo que utilizaron cantidades de solución ácida con baja concentración de bagazo y altas temperaturas, lo cual puede causar problemas de degradación de los azucares generados durante el proceso. En la Tabla 3 se presentan la concentración de azúcares totales obtenida en los diferentes hidrolizados para todos los tiempos de reacción y porcentajes de ácido sulfúrico. Los resultados arrojados por el análisis de varianza para la producción de azúcares totales tuvieron una correlación de 99.61%, lo cual indica que tanto la concentración de ácido como el tiempo de reacción influyen teniendo diferencias significativas (p<0.0001) sobre la concentración de azúcares reductores producto del hidrolizado. Este tipo de interacciones también fueron reportadas por otros investigadores [Pessoa et al., 1(997); Ferrer et al., (2002); Neureiter et al., (2002); Gámez, 2005; Sarrouh et al., (2005); Schacht et al., (2008)].

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Tabla 3 Concentraciones de azúcares totales (g/L) para las concentraciones de ácido y tiempos de reacción

Concentración Tiempo de hidrólisis (h)de ácido (%) 1 2 3 40.5 2.61±0.19 i 4.16±0.15 h 4.92±0.07 g 4.14±0.31 h

1.0 5.86±0.11 f 7.23±0.11 e 8.94±0.14 d c 7.12±0.03 e

1.5 7.35± 0.10 e 9.52±0.18 c 11.26±0.20 a 11.53±0.32 a

2.0 8.67± 0.41 d 10.52±0.45 b 11.39±0.06 a 11.81±0.10 a

Nota: Letras distintas en una misma fila, indican diferencias significativas entre medias para un mismo tiempo de tratamiento a un determinado tiempo de reacción, a diferentes concentraciones de ácido.Al igual que para los azúcares reductores, a medida que aumenta la concentración y el tiempo de reacción, aumenta el contenido de azúcares totales, lo cual concuerda con lo reportado por [Gámez et al., (2005), Gutiérrez et al., (2009) y Cortinez, (2010)]. La excepción se presenta en las hidrólisis con ácido al 0.5 y 1.0 % en las cuales se alcanza una concentración de azúcares máxima a las 3 horas de reacción y luego decrece, no existiendo diferencias significativas entre las concentraciones obtenidas a las 3 y 4 horas. Las máximas concentraciones de azúcares totales fue 11.81 g/L para las 4 horas y 2% acido sulfúrico, no existiendo diferencias significativas

con la concentración obtenida en la hidrólisis con ácido al 1.5% durante 3 horas, de 11.26 g/L. Estos resultados coinciden con lo obtenido para los azúcares reductores, por lo que utilizar estas últimas condiciones permitiría un ahorro de ácido y energía en el proceso.En la Tabla 4 se muestran las correlaciones obtenidas a partir de las tendencias lineales de las gráficas de Concentración de azúcares (Caz), Logaritmo neperiano de concentración de azúcares (Ln Caz) y el inverso de la concentración de azúcares (1/Caz) en función del tiempo (t). Se observa que las mejores tendencias se logran con las dos últimas, cuyos factores de correlación lineal coinciden.

Tabla 4. Correlaciones (R2) obtenidas a partir de las tendencias lineales de las gráficas Concentración de azúcares (Caz), Logaritmo neperiano de concentración de azúcares (Ln Caz) y el inverso de la concentración de azúcares (1/Caz) contra tiempo (t)

Variable Y Tiempo de hidrólisis (h)0.5 1.0 1.5 2.0

Caz 0.4861 0.4684 0.9045 0.9374Ln (Caz) 0.4799 0.5084 0.8919 0.93761/Caz 0.5157 0.5078 0.8742 0.9374

Se elige como orden de la reacción un pseudo orden uno en función de los

resultados reportados por [Seaman (1945), Rodríguez Chong et al., (2002) y


Aguilar et al., (2004)] que establecen que las reacciones generadas en la hidrólisis ácida de materiales lignocelulósicos son muy complejas y por ende es recomendable usar modelos empíricos o simplificados para determinar la cinética, la cual sigue una tendencia exponencial y se va adecuando más a medida que aumenta la concentración de ácido sulfúrico [Gámez, (2005); Schacht et al., (2008)]. En la Tabla 5 se muestran las ecuaciones cinéticas que rigen el comportamiento.

Se observa que a medida que aumenta el tiempo de reacción, la constante de velocidad va disminuyendo, lo cual puede ser debido a que se dificulta la hidrólisis al material que aún no ha reaccionado. Estos resultados coinciden con los reportado por Gonçalvez (2003), Rodriguez-Chong (2004), Gámez (2005), Area (2008) y Schacht et al., (2008). Por otro lado la constante varía a pesar de ser una reacción isotérmica, lo cual indica que debe existir dependencia con la concentración de ácido.

Tabla 5 Ecuaciones cinéticas de producción de azúcares reductores y constantes de velocidad

Concentración de ácido (%) Ecuación cinética k (s-1)0.5 Caz= 2.130e0.203.t R² = 0.529 0.2031.0 Caz = 5.019e0.116.t R² = 0.501 0.1161.5 Caz = 6.257e0.147.t R² = 0.891 0.1472.0 Caz = 7.473e0.,112.t R² = 0.937 0.112

Rodríguez-Chong et al., (2002) afirman que el modelo cinético que rige la conversión de las fracciones de celulosa y hemicelulosa constituyentes del bagazo de caña de azúcar en azúcares reductores sigue el siguiente paso elemental empleando un modelo cinético pseudohomogéneo en fase líquida basándose en el trabajo de Seaman (1945) de la hidrólisis de madera de asbesto usando ácido sulfúrico: Polímeros (Hemicelulosa y Celulosa)Monómeros (Azúcares reductores, mayormente xilosa)La xilosa se toma como producto principal de la hidrólisis debido a que es el monómero que mayoritariamente constituye la hemicelulosa, y es la fracción que sufrió mayor hidrólisis,

considerando también que la concentración de azucares fermentables frente a la concentración de azucares totales son muy próximas. Aguilar y Canizales (2004) desarrollaron un modelo cinético para las condiciones óptimas de la hidrólisis, basado en dos reacciones consecutivas de pseudo primer orden irreversibles homogéneas para la sacarificación promedio.En la Tabla 6 se observa el rendimiento de producción de azúcares fermentables, basándose en la cantidad de azúcares máxima que pudiese ser extraída si toda la hemicelulosa y celulosa fuese hidrolizada. Se observa que a medida que aumenta la concentración de ácido y el tiempo se va obteniendo mayor cantidad de azúcares fermentables con

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respecto a los disponibles, teniendo un máximo de 17.31%.Estos valores concuerdan con lo reportado por [Neureiter et al., (2002) ]quienes indican que los experimentos con

alta cantidad materia seca usualmente dan hidrolizados con alta concentración de azúcares, aunque el rendimiento pueda ser menor.

Tabla 6. Rendimiento de producción en azúcares reductores (%)Concentración Tiempo (h)de ácido (%) 1 2 3 40.5 3.15 6.00 7.24 5.841.0 7.47 10.67 12.36 10.501.5 10.38 13.02 15.80 15.922.0 12.72 13.44 16.41 17.31

Conclusiones Los máximos valores de azúcares reductores producidos fueron de 11.54 g/L (11.81 g/L de azúcares totales) con un rendimiento de 17.31% y de 10.53 g/L de (11.26 g/L de azúcares totales) con un rendimiento de 15.80%, para las hidrólisis realizadas con ácido sulfúrico diluido al 2% durante 4h y al 1.0% durante 3 horas, respectivamente.Las ecuaciones cinéticas de las reacciones para azúcares reductores en función del tiempo de reacción resultaron ser de pseudo primer orden, encontrándose un mejor ajuste a medida que aumenta la concentración de ácido sulfúrico.

AgradecimientoAl Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico de la Universidad del Zulia (CONDES) por el financiamiento de esta investigación.

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Ramírez, J.; Garrote, G.; Vázquez, M. (2006). Study of the hydrolysis of sugar cane bagasse using phosphoric acid. Journal of food engineering. 74: 78-88.Goering, H. K.; Van Soest, P. J. (1970). Forage fiber analysis. Agricultural handbook. Nº 379. USDA, Washington, DC. USA.Gutiérrez, B.; Ortiz, B.; Montero, M.; Barradas, D.; Aguilar, G. (2009). Efecto de la doble hidrólisis ácida del bagazo de caña sobre la producción de azúcares y furfural. Instituto Tecnológico de Veracruz. 1.Hon, D.; Shiraishi, N. (2001) Wood and Cellulosic Chemistry. Editorial Marcel Dekker, Inc. segunda edición. 51-212.Miller, G. L. (1959). Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Anal. Chem. 31: 426-428.Neureiter, M.; Danner, H.; Thomasser, C.; Saidi, B.; Braun, R. (2002). Diluted-acid hydrolysis of sugarcane bagasse at varying conditions. Applied biochemistry and biotechnology. 98-100: 49-58.Pernalete, Z.; Piña F.; Suárez, M.; Ferrer, A.; Aiello, C. (2008). Fraccionamiento del bagazo de caña de azúcar mediante tratamiento amoniacal: efecto de la humedad del bagazo y la carga de amoníaco. Bioagro. 20: 3-10.Pessoa, A.; Mancilha, I.; Sato, S. (1997). Acid hydrolysis of hemicellulose from sugarcane bagase. Braz. J. Chem Eng, 14. 2-5.Rocha, G.; Martin, C.; Soares, I.; Maior,

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VERIFICACIÓN DE LA ESPECIE Vanilla planifolia EN EL PARQUE UNIVERSITARIO, TEREPAIMA,

ESTADO LARA Y EN LA VIGÍA, CERRO TOMASOTE, ESTADO BOLÍVAR

Díaz1 Florangel, Bastardo1 Luisana, Marcó1 Lué, Sorondo1 Leonel, Ascanio2 Ronnys, Luis Marcó2

1Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado, Decanato de Agronomía

2Finca Las Catiras, La Vigía, Tomasote, estado Bolí[email protected]

ResumenEntre las especies de la familia Orchidaceae, se destacan por sus aplicaciones no ornamentales, aquellas del género Vanilla, debido a la producción de vainilla y el alto valor comercial que tienen. Por otra parte, el cultivo de plantas de este género se presenta de forma sustentable, debido a que requiere poco suelo y puede hospedarse en árboles o en combinación con otros cultivos. Presenta entonces un alto potencial para el desarrollo de actividades agrícolas sostenibles en zonas protegidas como podría ser el Parque Universitario que funge de zona protectora del Parque Nacional Terepaima. Se han reportado en el Parque Universitario, en la cuenca de la quebrada Tabure, Lara y en La Vigía, estado Bolívar, ejemplares de la especie Vanilla planifolia. Sin embargo, las características del género, de estas plantas hemiepífitas impiden que la identificación morfológica pueda llevarse a cabo con el material vegetativo. Ésta puede realizarse con certeza en una primera etapa mediante la colección de las flores, que en muchos casos son escasas, efímeras y de baja frecuencia, tanto en campo como en herbarios. Se realizó un seguimiento temporal de las plantas silvestres encontradas en ambos sitios, hasta la floración, durante el mes de mayo. Se recolectaron especímenes para herbario, exsicatas y muestras preservadas en etanol. Se verificó la presencia de la especie mediante las características morfológicas de la flor, lo cual constituye un primer paso para la reproducción con fines de conservación y aprovechamiento sustentable.

Palabras clave: vanilla planifolia, Tabure, Cerro Tomasote

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IntroducciónVenezuela es uno de los países más ricos en especies de orquídeas; para el año 1988 Ricardi reportó para Venezuela 150 géneros y 1200 especies; sin embargo si se le compara con otras especies de plantas, la familia Orchidaceae ha sido poco estudiada en el país. La especie Vanilla es una de las pocas orquídeas de interés agrícola, debido a la producción de la vainilla, de alto valor comercial, por lo que es interesante conocer las características relacionadas con su adaptación al ambiente, a fin de brindar elementos que permitan conocer y comparar la especie de Vanilla planifolia desarrollada bajo ambientes naturales diferentes, y comprender los mecanismos de adaptación de esta especie con base en las variantes fenotípicas en plantas a lo largo de gradientes altitudinales y geográficos, la influencia relativa del ambiente, el genotipo y la interacción entre ambos sobre las variantes fenotípicas (Clausen et al., 1947) y brindar elementos que servirán de herramienta para la conservación de la misma, realizar una explotación que sea sustentable sin perjudicar su habitat natural y el interés por la conservación de los recursos genéticos. La Vanilla planifolia es una planta trepadora, hemiepífita o terrestre, muy ramificada, hojosa, puede llegar hasta de 12 m de alto y 120 m de largo con tallos verde oscuros, lisos, carnosos y flexibles, inconspicuamente punteados de verdeblanquecino (Soto, 1999). Es considerada una planta CAM obligada (Taiz y Ziger, 2002), aunque sus órganos exhiben comportamientos diferentes: las hojas absorben CO2 masivamente

durante la noche, mientras que el tallo y las raíces muestran una pérdida neta de CO2; menos pronunciada en la noche para las raíces, mientras que en el día lo es para el tallo [Gehrig et al., (1998)]. La reproducción sexual de la especie, es poco exitosa y sólo 0,1-1,0% de las flores son fecundadas; sin embargo, en algunos cultivos mexicanos se han encontrado tasas de autopolinización entre 4 y 20%. Mientras que para el sistema de reproducción mixto involucra individuos auto-compatibles con otros que no lo son, en una proporción que todavía se desconoce (Soto, 1999). Para requerimientos productivos, las flores deben ser polinizadas manualmente (Rao y Ravishankar, 2000; Amilkumar, 2004; McGregor, 2005).Por otra parte, tiene raíces axilares que nacen opuestas a las hojas (Rao y Ravishankar, 2000); por lo tanto, las mismas son adventicias de dos tipos: a) las primarias o terrestres, las cuales brotan de los nudos que se encuentran bajo tierra y se desarrollan dentro del suelo orgánico húmedo ocupando un área no mayor de 10 cm. de profundidad y en los primeros 80 cm. alrededor de la planta por lo que necesita aporte de tierra orgánica y suelos con buen drenaje; b) las raíces adventicias o aéreas, las cuales se originan en los nudos superiores y sirven de soporte a las plantas sobre el tutor, ya que crecen adheridas al tronco (Menchaca, 2011). Por otra parte, es de destacar, que el fruto de V. planifolia, es una cápsula cilíndrica, recta o ligeramente arqueada, largamente subclavada, algo trígona, que puede ser dehiscente, puede ser de corte triangular con forma semicilíndrica (Bory, 2007;


Soto y Solano, 2007). El tamaño de las capsulas oscila, entre 15-25 cm de largo, siendo de color verde oscuro brillante y al madurar cambia al color verde amarillento opaco, abriendo longitudinalmente (Arditi, 1987) y es fuertemente fragante (Soto, 1999).En general, las semillas se consideran rudimentarias, dado que no presentan estructuras de reserva cuando están fisiológicamente maduras; las reservas que tiene el embrión son pocas, principalmente por su tamaño pequeño. Particularmente, en la naturaleza no se presenta la germinación de semillas de vainilla, debido a un endurecimiento de la testa y a la secreción de aceites que inhiben la germinación (Parra, 1987). Es de destacar, que los frutos contienen sustancias que inhiben la germinación de las semillas, por lo que es preferible la propagación asexual de V. planifolia (Augstburger et al., (2000).La capsula de la vainilla contiene miles de semillas café oscuro o negro, miden en promedio 312 μ de longitud y 260 μ de ancho y tiene puntos de mayor espesor. Contienen embriones indiferenciados y tienen un tegumento duro que rodea apretadamente al embrión (Menchaca, 2011).Tradicionalmente V. planifolia, se propaga por estacas o esquejes, que se seleccionan de plantas sanas, con características sobresalientes del resto de la población, cada uno con 8 o 10 entrenudos. Se ha observado que cuanto más largo es el esqueje, sale del estado juvenil inducido por el método de propagación en menor tiempo que los cortos (Parra, 1987).Las hojas, son craso-carnosas, planas,

lanceolado-oblongas o elípticas. Abruptamente acuminadas, agudas, con base redondeada y terminando en un pseudopeciolo (Schnee, 1984), el mismo es acanalado y torcido (Soto, 1999), en la mayoría de los casos se retuerce lo que le permite a la hoja captar la luz solar. Mientras, que el tamaño de las hojas es como el largo o más de los entrenudos. El haz es verde intenso a pálido, lustroso, envés más pálido (Soto, 1999; Menchaca, 2011). La verificación de la especie puede ser difícil, debido a la variabilidad de las características morfológicas. Es importante la caracterización de las flores, las cuales son escasas y efímeras, en estado silvestre y poco comunes en herbarios, para la identificación veraz (Soto y Dressler, 2010).Este trabajo se orientó hacia la caracterización morfológica del material vegetativo (tallos y hojas) y flores de la especie Vanilla planifolia, proveniente de dos localidades de Venezuela, el Parque Universitario en la frontera con el Parque Nacional Terepaima, estado Lara, y en el sector La Vigía, valle del Cerro Tomasote en el estado Bolívar, que presentan condiciones climáticas diferentes, a fin de verificar e identificar el recurso genético existente en el país.

Materiales y MétodosLocalización de las muestras y caracterización de los lugares de muestreoEl material vegetativo y las flores de la especie Vanilla planifolia fueron colectados en el Parque Universitario de la UCLA en el estado Lara, en las márgenes de la Quebrada Tabure y en el Valle del Cerro Tomasote, Sector

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La Vigía en el estado Bolívar, en las márgenes de un manantial en la cuenca del río Kumi. Para los muestreos se realizó un seguimiento al proceso de floración, el cual ocurrió desde la tercera semana de abril de 2012 en el parque Universitario, y desde la segunda semana de mayo de 2012 en el valle del cerro Tomasote, sector La Vigía, Finca Las Catiras.El parque se encuentra ubicado entre las coordenadas geográficas: N 10° 01’31’’ y 9° 59’30’’, E 69° 18’16’’ y 69° 16’24’’ respectivamente, y con una Altitud entre los 600 y 675 msnm, en la zona de influencia del Parque Nacional Terepaima, por lo que gran parte de las comunidades vegetales allí reportadas, son también tipificadas en el espacio territorial del Parque Universitario, estableciéndose cierta continuidad tanto en la formación de un bosque de galería como en la prosecución del área de matorral denso alto y bajo (López, 1995). Con los registros climáticos realizados en la estación meteorológica “Miguel Luna Lugo” del Decanato de Agronomía de la UCLA y una altura de 510 msnm, se obtuvo durante el año 2011 un valor promedio anual de precipitación de 1008,10 mm, con un promedio anual de temperatura de 25,12 °C. En el parque universitario de la UCLA, según las zonas de vida de Holdridge, corresponde a una transición entre un Bosque muy Seco (BS) y un Bosque Seco (BS) y en transición entre el Piso Altitudinal Tropical (T) y el Piso Altitudinal Premontano (Pr); (Ewell y Madriz, 1968; Holdridge, 1979). El Valle del Cerro Tomasote se encuentra en el estado Bolívar, ubicado en las

coordenadas geográficas: latitud Norte de 7° 52’10,22’’ y longitud oeste de 61° 58’48,20’’ y con una altitud entre los 300 metros sobre el nivel del mar. Precipitación total media anual 980 mm, evaporación total media anual 1743 mm, temperatura media anual 26 oC. El clima es Tropical de Sabana (clasificación de Koppen), con un período de lluvias comprendidas entre los meses de Abril a Octubre. En ambas localidades la especie se localiza en un bosque de galería. Entre algunas de las especies que se encuentran en el Parque Universitario se tienen Bursera tomentosa (Jacq.) Guarea kunthiana A. Juss .Ruagea glabra Triana & Planch, Platumiscium polystachium, Bursera simaruba L,, Jabillo (Hura crepitans), indio desnudo (Bursera simaruba), granadillo (Caesalpinia granadillo), yagrumo (Cecropia sp.), Cedro (Cedrella odorata), entre otras. Después de esta área se ubica un Matorral Denso Alto y a su vez el Matorral Denso Bajo (Guillén, 2000) y en el Valle del Cerro Tomasote, Clusia rosea, Clusia flava, Clusia alata, Clusia minor, Platumiscium polystachium, Cassia moschata, Copaifera pubiflora, Bowdichia virgilioides, entre otras. Muestras y procesamiento de datosEn cada localidad se midieron en campo con vernier y regla milimetrada, los parámetros largo de hoja, ancho de hoja, distancia entrenudos y diámetro del tallo en cinco individuos de la especie ( en cinco hojas, posiciones de tallo y entrenudos) para cada caso. Se tomaron tres flores en cada sitio, las cuales fueron preservadas en alcohol isopropílico (50%), para realizar medidas en órganos florales, de los parámetros diámetro y


largo del ovario, largo de columna, ancho y largo de labelo, pétalos y sépalos. De igual forma se tomaron ejemplares con flores para la preparación de exsicatas y preservación en herbario. Los datos recolectados fueron posteriormente procesados para el análisis de varianza y la elaboración de clusters con el programa Statistix 7.0, al nivel de confianza de 0,01. Se utilizó el test de Bartlett. La identificación de la especie se realizó aplicando la clave provista por Soto y Cribb (2010).

Resultados y DiscusiónDe acuerdo con la determinación morfológica realizada para las dos localidades de referencia: valle del Cerro

Tomasote, estado Bolívar y Parque Universitario de la UCLA, estado Lara., V. planifolia, se verificó, a través de la observación directa en campo, tomas fotográficas, colectas de muestras, estudio en laboratorio, así como también, consultas con expertos, herbarios y la examinación a través de la clave provista por (Soto y Cribb, 2010) Según las variables morfológicas estudiadas en cuanto a hoja y tallo, a continuación se destacan tres estudios de V. planifolia, realizados por: [Foldats (1969), Schnee (1984), y Soto (1999)]. Esto permitió realizar una comparación con las dos zonas de referencia (Tabla 1).

Tabla 1. Variables morfológicas de hoja y tallo de Vanilla planifolia JacksonAutor (año) Hoja Tallo

Ancho (cm)

Largo (cm) Diámetro (cm)

Distancia entre nudos (cm)

Foldats (1969) 2- 8 8-23 2Schnee (1984) 2-4,5 10-12 1-2Soto (1999) 2-7.6 8.5-23 0,65-1,2 6-15,5Cerro Tomasote, estado Bolivar(fuente propia)

2-3,7 7-11,5 0,6-1 9-18

Parque Universitario de la UCLA, estado Lara (fuente propia)

3-4,8 9,6- 14,5 0,5-0,9 11,2-18

Por lo general, se detecta que para las variables de hoja (ancho y largo), así como también, distancia entre nudos y diámetro de tallo, se presentan valores aceptables para ambas localidades en correspondencia a los reportados por .

[Foldats (1969), Schnee (1984) y Soto (1999)]. Sin embargo, la variable largo de hoja presenta diferencias significativas en ambas localidades, siendo mayor este parámetro en la Quebrada Tabure del Parque Universitario de la UCLA

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(F: 19,47 y P: 0,0002). A pesar de estas diferencias el análisis del Cluster (Figura 1), muestra, que no hay diferencia entre ambas poblaciones. Las mismas se encuentran separadas por una gran distancia, pero ofrecen similitud en cuanto a ciertas condiciones de hábitat pues las dos poblaciones, están ubicadas en bosques de galería, sin embargo difieren en la precipitación media anual. Esta plasticidad se expresa en algunos casos como cambios morfológicos adaptativos; en otros casos, una norma de reacción continua describe la

interrelación funcional entre un rango de entornos y un rango de fenotipos, pues se presentan por ejemplo, hojas craso-carnosas, con peciolo retorcido y presencia de raíces adventicias que le permiten a la planta adaptarse a las condiciones ambientales.En tal sentido, la plasticidad fenotípica se visualiza a partir de la confección de la norma de reacción. Así, la norma de reacción de un genotipo dado es su rango de respuestas fenotípicas a lo largo de un gradiente ambiental (Woltereck 1909; citado en Schlichting y Pigliucci, 1998).

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Figura 1. Cluster Caracteres Foliares y Tallo de Vanilla planifolia Jackson

En cuanto al proceso de floración, por su parte, V. Planifolia, desarrolla inflorescencias que se originan a partir de las axilas de las hojas agrupadas en unos racimos cortos, helicoidales, muy raramente ramificados, candelabriforme,.

Generalmente más de 6 flores. Presentan brácteas florales subdísticas, cimbiformes, recurvadas, triangular-ovadas, subagudas, marginadas, raramente subfoliosas mayores de 1,2 cm de largo (Soto, 1999).


Figura 2. Fotografías de flores de Vanilla planifolia. Izquierda, Parque Universitario. Derecha, Sector La Vigía, valle del Cerro Tomasote.

Es de señalar, que para las dos localidades, se detectó, que en la medida que una flor es fecundada, a su vez comienza la apertura o antesis de otra flor, y así sucesivamente, y se corroboró, también que las flores permanecen sólo unas 6-8 horas abiertas (Menchaca, 2011). Se verificó, que en cuanto a las estructuras florales, los sépalos, son oblongos, espatuliformes, obtusos, verdes a verde amarillentos. Mientras, que los pétalos son del forma que los sépalos oblongo, pero más cortos y más angostos que los sépalos, (Schnee, 1984).El labelo es muy distinto al resto de los pétalos, largamente unguiculado, tubular-infundibuliforme, muy cóncavo-cimbiforme, ligeramente sigmoide e inflado con nervaduras visibles, débilmente perfumado, de color blanco con algo amarillo en la parte apical, mide de 47-55 x 23-26 mm, y se encuentra fusionado a los márgenes de la columna c. 28-35 mm (Soto, 1999). Tiene los márgenes ampliamente ondulados y denticulados hacia el lóbulo medio, además presenta un callo penicelado (Menchaca, 2011).

La uña es de 15-17 x 4 mm, pubescente, con tricomas cortos, amarillos a ocre; lámina obovada-flabelada, trilobada en contorno general, las venas ramificadas en el tercio distal y ligeramente engrosadas y la parte inferior de los limbos están pegados a la columna. Presenta papilas, tricomas o verrugas. El Limbo presenta algunos apéndices irregularmente denticulados (Steyermark et al., 2003; Soto y Dressler, 2010). La columna es velluda en su cara ventral y verde-blanquecina, de 38-45 mm de largo, 2.5 mm de ancho, ápice dilatado, c. 3.5 mm de ancho; trígona-semiterete, superficie ventral plana, sulcada hacia la base, muy pilosa; con alas de 2 x 4 mm, flabeladas a obscuramente lobadoerosas, agudas a redondeadas. Antera c. 3 x 3 mm, ovado-cordiforme o elipsoide. Polen formando una masa granulosa, amorfa, pegajosa. Estigma trilobado, los lóbulos laterales emergentes, c. 1 x 1 mm, oblongos, ligeramente divergentes uno de otro; rostelo c. 3 x 2 mm, una lámina convexa, trapezoidal, cubriendo y paralela a los lóbulos laterales (Soto, 1999).

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Figura 3. Cluster Caracteres Florales de Vanilla planifolia Jackson.

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Figura 4. Cluster Todos los Caracteres de Vanilla planifolia Jackson

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El ovario es generalmente curvado y verde oscuro brillante, de 40-57 mm de largo, 3.5- 4 mm de grosor, arqueado en la base, recto, terete, liso, verde, blanco en la base, con nectarios extraflorales, (Soto 1999). La caracterización de la estructura floral de V. Planifolia para las dos localidades se presenta en la Tabla 2.Al nivel de confianza de 0,01 las dos poblaciones no presentan diferencias significativas en cuanto a los caracteres florales y un análisis del Cluster muestra que no hay diferencia entre ambas poblaciones. Este Cluster generó aún mayor semejanza que los foliares, lo que sugiere que los caracteres de menor plasticidad se conservan. (Figura 3). De igual forma al realizar el cluster para todos los caracteres, se aprecia que no existen diferencias entre las dos poblaciones (Figura 4).

ConclusionesSe verificó la presencia de la especie Vanilla planifolia y se identificó, tanto en el Parque Universitario, estado Lara, como en el estado Bolívar. Los análisis morfológicos indican que se trata de la misma especie, con diferencias significativas sólo en el parámetro largo de la hoja. La comprobación de estos resultados debe estar acompañada posteriormente por análisis de los respectivos ADN.

AgradecimientoAl proyecto estratégico del FONACIT 2011000961 y RAG.004-2012 del CDCHT-UCLA, y la Estación de Piscicultura de la UCLA, por el financiamiento de esta investigación.

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